Bicarbonate uptake via an anion exchange protein is the main mechanism of inorganic carbon acquisition by the giant kelp Macrocystis pyrifera (Laminariales, Phaeophyceae) under variable pH

Macrocystis pyrifera is a widely distributed, highly productive, seaweed. It is known to use bicarbonate (HCO3-) from seawater in photosynthesis and the main mechanism of utilization is attributed to the external catalyzed dehydration of HCO3- by the surface-bound enzyme carbonic anhydrase (CAext). Here, we examined other putative HCO3- uptake mechanisms in M. pyrifera under pHT 9.00 (HCO3-: CO2 = 940:1) and pHT 7.65 (HCO3-: CO2 = 51:1). Rates of photosynthesis, and internal CA (CAint) and CAext activity were measured following the application of AZ which inhibits CAext, and DIDS which inhibits a different HCO3- uptake system, via an anion exchange (AE) protein. We found that the main mechanism of HCO3- uptake by M. pyrifera is via an AE protein, regardless of the HCO3-: CO2 ratio, with CAext making little contribution. Inhibiting the AE protein led to a 55%-65% decrease in photosynthetic rates. Inhibiting both the AE protein and CAext at pHT 9.00 led to 80%-100% inhibition of photosynthesis, whereas at pHT 7.65, passive CO2 diffusion supported 33% of photosynthesis. CAint was active at pHT 7.65 and 9.00, and activity was always higher than CAext, because of its role in dehydrating HCO3- to supply CO2 to RuBisCO. Interestingly, the main mechanism of HCO3- uptake in M. pyrifera was different than that in other Laminariales studied (CAext-catalyzed reaction) and we suggest that species-specific knowledge of carbon uptake mechanisms is required in order to elucidate how seaweeds might respond to future changes in HCO3-:CO2 due to ocean acidification.

Effect of crude protein and fat content of diets with similar indispensable amino acid profile on productive performance and egg quality of brown egg laying hens differing in initial body weight

In total of 504 Lohmann Brown hens were used to study the influence of the initial BW of the birds and the crude protein (CP) and fat content of the diet on performance and egg quality traits from 22 to 49 weeks of age. The experiment was completely randomized with 8 treatments arranged factorially with 2 initial BW (1,726 vs. 1,987g) and 4 diets with similar AMEn (2,750 kcal AMEn/ kg) and indispensable (lys, Met+Cys, Thr, and Trp) amino acid contents.

Mejora del valor proteico para rumiantes de la harina de girasol mediante tratamientos combinados con ácidos (málico y fosfórico) y calor = Improvement of the protein value for ruminants of sunflower meal by combined treatments with acids (malic and orthophosphoric) and heat

El objetivo principal de esta tesis fue incrementar el valor proteico para rumiantes de la harina de girasol mediante tratamientos combinados con ácidos y calor para proteger sus proteínas frente a la degradación ruminal. Estos estudios comprenden dos experimentos realizados sobre ovinos mediante tecnologías in vitro (experimento 1) o in situ e in vivo (experimento 2), empleando siempre dos ácidos: málico u ortofosfórico. Aprovechando este último experimento, también se consideraron otros objetivos de carácter metodológico con el fin de mejorar la precisión de las estimas de i) la degradabilidad ruminal y la digestibilidad intestinal de la proteína y los aminoácidos (AAs) de los alimentos y ii) la síntesis microbiana ruminal y su contribución al flujo post-ruminal de nutrientes al animal. En el experimento 1 (capítulo 2) se efectuaron cuatro ensayos in vitro para estudiar la influencia de distintos factores que puedan afectar la eficacia de estos tratamientos. En cada ensayo se utilizó una réplica por tratamiento (dos para el tratamiento control) y dos bolsas vacías (empleadas para corregir la contaminación microbiana) en cada una de las cuatro botellas del incubador (ANKOM Daisy II). Cada botella contenía 2 l de medio de incubación, saturado con CO2 para asegurar la anaerobiosis. Este medio consistió en una mezcla de solución McDougall y liquido ruminal filtrado en relación 4:1. El liquido ruminal fue obtenido de 2 corderos canulados en rumen, utilizándose bien solo o mezclado con el del otro cordero en una relación 3:1. Así, cada botella de incubación contenía un inoculo ruminal diferente. Las incubaciones se realizaron a 39 ºC durante 20 h, siendo las bolsas lavadas con agua corriente y almacenadas a -20 ºC. Tras ser descongeladas, se lavaron 3 veces durante 5 min en una mini-lavadora de turbina, se desecaron a 80 ºC durante 48 h y se destinaron íntegras al análisis de N-Kjeldahl. En el ensayo 1 se estudió el efecto del volumen de disolución de dos dosis de ácido ortofosfórico (0,4 y 1,2 equivalentes gramo (eq)/kg de harina de girasol), testando cinco volúmenes de disolución (80, 160, 240, 320 and 400 ml/kg de harina) para cada dosis, desecándose las harinas a 60 ºC hasta sequedad al tacto. La proteína bruta (PB) indegradada se incremento con la dosis de ácido empleada y también (como tendencia, P < 0,1) con el volumen de dilución. En base a ello en los siguientes ensayos se utilizo el volumen de dilución mayor (400 ml/kg). En el ensayo 2 se estudió el efecto de la dosis y del tipo de ácido a cuatro dosis (1,2; 2,4; 3,6 y 4,8 eq/kg), secándose igualmente las muestras tratadas a 60 ºC. La PB indegradada aumentó con la dosis de ácido, siendo también mayor para el ácido málico, tanto en este ensayo como en los posteriores. En el ensayo 3 se estudiaron los efectos de los dos ácidos, cuatro concentraciones (0,6; 1,2; 1,8 y 2,4 eq/kg) y tres tratamientos térmicos para el secado de las muestras (100, 150 and 200 ºC durante 60, 30 y 20 minutos, respectivamente). Con los tratamientos térmicos a 100 y 150 ºC no hubo un incremento de protección para concentraciones superiores a 0,8 eq/kg para ambos ácidos. Para incrementar la protección fue necesario aumentar la temperatura a 200 ºC y la dosis a 1,2 eq/kg, no observándose un aumento de protección a dosis mayores. En el ensayo 4 se estudiaron los efectos sobre la lisina disponible, la solubilidad de la PB en saliva artificial de McDougall y la PB indegradada in vitro de tratar la harina solo con agua o con disoluciones de ambos ácidos a dosis de 0,8 eq/kg y temperaturas de secado de 100 ó 150 ºC en las mismas condiciones que en el ensayo 3. No se apreciaron efectos sobre la lisina disponible para ninguno de los tratamientos. El efecto específico de los ácidos quedo demostrado tanto por la fuerte reducción de la solubilidad de la PB como por el aumento de la PB indegradada frente al tratamiento con agua. En conjunto, los resultados de este experimento mostraron que la eficacia de estos tratamientos depende del tipo y dosis de ácido y de su dilución, así como de las condiciones de secado. Como tratamiento de mayor interés a aplicar posteriormente en el experimento 2 se consideró una dosis de 0,8 eq/kg de harina, aplicada en un volumen de 400 ml/kg (correspondiente a soluciones 1 M y 0,67 M para los ácidos málico y ortofosfórico, respectivamente) y desecación a 150 ºC. El experimento 2 (capítulos 3 a 7) se realizó con un diseño en cuadrado latino 3x3, empleando tres corderos canulados en rumen y duodeno y tres dietas isoproteicas: U, M y P, que incluían harinas de girasol sin tratar (control) y tratadas con acido málico u ortofosfórico, respectivamente. La harina de girasol se trató en las condiciones ya indicadas siendo necesarias 6 horas para su secado en estufa. Las dietas incluían 40% de heno de raigrás italiano y 60% de concentrado a base de harina de girasol (tratada y/o sin tratar), trigo y corrector vitamínico-mineral, siendo suministradas a 75 g/kg P0.75 (equivalente a 2,3 × mantenimiento). La relación harina de girasol sin tratar y tratada fue de 100:0 en la dieta U y entorno a 40:60 en las dietas M y P. Tras 10 días de adaptación a la dieta, se estudiaron sucesivamente: i) el tránsito hasta el duodeno de las partículas del heno (solo en la dieta control) y de la harina de girasol marcadas previamente con europio e iterbio, respectivamente; ii) la fermentación ruminal durante el periodo postprandial, iii) la degradación ruminal in situ de la harina de girasol específica de cada dieta (y del trigo y el heno en la dieta control) y iv) la magnitud y composición del contenido ruminal mediante el vaciado manual del rumen-retículo. Durante todo el periodo experimental se infundio de forma continua una solución de sulfato amónico enriquecido en 15N (98 átomos %) para corregir la contaminación microbiana ruminal en los estudios in situ y para establecer las diferencias de composición química entre las bacterias libres (BAL) y adherentes (BAS) del rumen. Esta solución incluyó en los dos últimos días Li-Cr- EDTA para determinar la tasa de dilución ruminal. Posteriormente, y tras un periodo de al menos 10 días para eliminar el enriquecimiento en 15N de la digesta, se estudió la digestibilidad intestinal de los distintos alimentos mediante la técnica de bolsas móviles. La determinación del bypass (BP) o de la degradabilidad efectiva (DE) de la materia seca (MS) y de la PB se realizó por el método tradicional de integración matemática; estos valores se obtuvieron también para la PB y los AAs generando una muestra representativa del flujo post-ruminal del alimento en estudio en cada animal. Ello se realizó mediante la mezcla de los distintos residuos de incubación en base a la función que describe el flujo de alimento indegradado que abandona el rumen. Todos estos trabajos se realizaron considerando la tasa de salida de partículas del rumen (kp) y, según casos, considerando también la tasa de conminución y mezcla de las partículas en este compartimento (kc). Para este último caso se ha desarrollado también el modelo matemático que describe este flujo y permite este cálculo. Los valores no corregidos por la contaminación microbiana del BP (o de DE) de la PB resultantes de ambos métodos se han comparado tanto en las harinas de girasol como en los restantes alimentos de la dieta, obteniéndose valores similares, sin apreciarse desviaciones sistemáticas. Sobre las muestras compuestas representativas de la composición química del BP se determino la digestibilidad intestinal efectiva (DIE) de la MS, PB y AAs. Todos los valores resultantes de esta técnica fueron corregidos para la contaminación microbiana de las partículas que tiene lugar en el rumen. Los estudios de transito digestivo se realizaron tras suministrar en el comedero a los corderos una dosis simple de los alimentos marcados, seguida de la toma de muestras de la digesta duodenal durante 82 h. En la dieta testigo se suministraron simultáneamente el heno de raigrás y la harina de girasol, mientras que en las otras dietas solo se suministró esta última. La harina de girasol mostro un mayor valor para kc frente al heno (0,5766 v. 0,0892, /h), mientras que no hubo diferencias entre los dos alimentos para kp (0,0623 v. 0,0609, /h). Para la harina de girasol no se apreciaron diferencias entre dietas para kc, pero si se redujo de manera moderada la tasa kp con los tratamientos, siendo ésta también menor al utilizar ácido ortofosfórico frente al uso de ácido malico (0,0577 v. 0,0600, /h). El empleo de las harinas tratadas no modifico los parámetros de fermentación ruminal, la composición de los contenidos ruminales o la tasa de dilución del rumen. Los valores efectivos del BP y de DIE de la MS, PB y AAs de las harinas de girasol se obtuvieron considerando kc y kp, conjuntamente. Los tratamientos de protección incrementaron el BP de MS y PB en 48,5 y 268% de media, respectivamente. Estos incrementos se debieron principalmente al descenso de la fracción soluble y de la velocidad de degradación, pero también al aumento de la fracción indegradable, especialmente usando ácido ortofosfórico. Con los tratamientos se incrementó también la DIE de la MS (108% de media) y de la PB con gran diferencia entre los ácidos málico y ortofosfórico (20,7 v. 11,8%). Como consecuencia de estos cambios la protección aumentó la fracción realmente digerida en el intestino en 211% (MS) y 325% (PB), sin efectos entre ambos ácidos. Considerando la reducción del suministro de energía fermentable para los microorganismos ruminales asociada a la protección y los parámetros indicados por el sistema PDI francés para la síntesis de proteína microbiana digestible, la eficacia de conversión de PB en proteína metabolizable aumentó de 0,244 a 0,559 y 0,515 con el tratamiento con acido málico y ortofosfórico, respectivamente. El contenido en aminoácidos (AAs) fue similar en todas las harinas salvo por una disminución de lisina en las harinas tratadas. De forma análoga a la PB, los tratamientos de protección incrementaron el BP y la DIE de la mayoría de AAs. El aporte de AAs metabolizabes de la harina se multiplico en 3,87 para los AAs azufrados y en menor medida (2,5 veces) para la lisina, como consecuencia de las pérdidas sufridas a consecuencia del tratamiento térmico. Estos tratamientos se muestran, por tanto, útiles para incrementar el valor proteico de la harina de girasol, si bien su empleo junto con concentrados proteicos ricos en lisina bypass digestible mejoraría el perfil de la proteína metabolizable. La corrección de la contaminación microbiana de las partículas que tiene lugar en el rumen se asoció en todos los alimentos testados y, de forma general, con reducciones del BP y de su DIE en todas las fracciones estudiadas. Estas reducciones fueron pequeñas en todos los concentrados, de forma acorde con los muy pequeños niveles de contaminación registrados tanto en las harinas de girasol como en el grano de trigo. Por el contrario, esta contaminación, al igual que los efectos de su corrección, fueron muy importantes en el heno de raigrás. Esta contaminación aumentó al tener en cuenta kc. Así, para la proporción de PB de origen microbiano existente en las muestras compuestas representativas del BP, este aumento fue significativo para el heno de raigrás (0,463 v. 0,706) y solo numérico para la harina de girasol (0,0170 v. 0,0208). La reducción de las estimas de DIE al corregir esta contaminación fue consecuencia de la eliminación de forma casi completa de los microorganismos adherentes en todos los residuos testados. Así, esta biomasa se redujo en 96,1% como media de 7x3 observaciones. Como resultado de las diferencias acumulativas a nivel del rumen e intestino, la no corrección de la contaminación microbiana junto con la no consideración de kc condujo a fuertes sobrestimaciones de la PB digerida en el intestino. Ésta fue de 39% en la harina de girasol (0,146 v. 0,105) y de 761% en el heno de raigrás (0,373 v. 0,0433). Estos resultados muestran que es necesario considerar tanto kc como corregir la contaminación microbiana para obtener estimas in situ precisas en forrajes, mientras que en concentrados, siempre que la contaminación microbiana sea pequeña, es más importante considerar kc. La elevada contaminación microbiana observada en el heno de raigrás se asoció también con importantes errores a nivel del N asociado a la fibra neutro (FND) y ácido (FAD) detergente (NDIN y ADIN, respectivamente) e incluso de estas fracciones de fibra, evidenciándose que estos métodos no eliminan completamente la contaminación microbiana que sufren los alimentos en su paso por el retículorumen. Así, en la muestra compuesta representativa de la composición química del flujo postruminal antes descrita, la sobrevaloración por no corregir la contaminación microbiana fue de 99,8; 24,2; 3,34 y 0,48% para NDIN, ADIN, FND y FAD, respectivamente. Las subvaloraciones asociadas para su DE fueron 34,1; 8,79; 4,41 y 0,51%, respectivamente. La DE corregida del NDIN y ADIN (0,743 y 0,728, respectivamente) mostró un aprovechamiento ruminal elevado de estos compuestos, si bien menor al de la PB total (0,85). El estudio de este aprovechamiento sobre los residuos de incubación ruminal a 6 y 72 h demostró, además, una más rápida degradación del ADIN frente al NDIN, así como un mayor potencial de degradación de este último en este alimento. Para comprobar si la digestión en el abomaso eliminaba la contaminación microbiana en la FND y FAD se estudio esta contaminación y sus posibles errores en muestras liofilizadas de contenidos ruminales y duodenales correspondientes a una dieta mixta de similar composición a la utilizada en el experimento 2, comparándose, además, las diferencias entre la extracción secuencial o directa de la FAD. Utilizando como referencia las BAS se apreciaron elevadas contaminaciones en la FND y FAD y su N asociado tanto en las muestras ruminales como en las duodenales. Sin embargo, los resultados de enriquecimiento en 15N de las partículas fueron intermedios entre los correspondientes a BAS y BAL lo que evidencia una elevada contaminación con BAL en estas muestras probablemente durante el proceso de liofilización. Ello conlleva una sobrevaloración de esta estimación. El método de extracción directa de FAD se mostró, por otra parte, marcadamente menos eficaz en la eliminación de la contaminación microbiana. Los resultados muestran la necesidad de corregir la contaminación microbiana para obtener estimaciones precisas de la degradabilidad de las proteínas de las paredes celulares vegetales. Estos errores deberían ser también considerados para FND y FAD en estudios in situ e in vivo. La elevada tasa fraccional de degradación del grano de trigo (60,9 y 42,0%/h para MS y PB, respectivamente) implico que su flujo de material indegradado (calculado solo en base a la kp obtenida para la harina de girasol) se redujera muy rápidamente, de forma que es casi nulo a 8 h tras la ingestión. Los valores corregidos de PB digerida en el intestino (0,15) representan solo el 18,7% de la proteína metabolizable, lo que muestra que el valor proteico del grano de trigo está estrechamente ligado a la síntesis de proteína microbiana derivada de su fermentación. En el experimento 2 se observaron menores concentraciones para materia orgánica, lípidos y PB, así como en la proporción N-AAs/N total en BAL que en BAS, siendo, por el contrario, mayor su enriquecimiento en 15N. Estos últimos resultados se utilizaron (junto con los de otros trabajos previos de este equipo) para validar una predicción preexistente del enriquecimiento en 15N de las BAS a partir de este valor en las BAL. Esta ecuación, de muy alta precisión (R2 = 0.995), permite calcular la subvaloración que se comete en los aportes de nutrientes correspondientes a las BAS al usar las BAL como muestra de referencia. Esta subvaloración representa aproximadamente 21, 32,5 y 60% para PB, proteína verdadera y lípidos.

Influence of crude protein content, ingredient complexity, feed form, and duration of feeding of the phase I diets on productive performance and nutrient digestibility of Iberian pigs.

The influence of CP content and ingredient complexity, feed form, and duration of feeding of the Phase I diets on growth performance and total tract apparent digestibility -TTAD- of energy and nutrients was studied in Iberian pigs weaned at 28 d of age. There were 12 dietary treatments with 2 type of feeds -high-quality, HQ; and low-quality, LQ-, 2 feed forms -pellets vs. mash-, and 3 durations -7, 14, and 21 d- of supply of the Phase I diets.

Purification and Characterization of AsES Protein A Subtilisin Secreted by Acremonium Strictum is a Novel Plant Defense Elicitor.

In this work, the purification and characterization of an extracellular elicitor protein, designated AsES, produced by an avirulent isolate of the strawberry pathogen Acremonium strictum, are reported. The defense eliciting activity present in culture filtrates was recovered and purified by ultrafiltration (cutoff, 30 kDa), anionic exchange (Q-Sepharose, pH 7.5), and hydrophobic interaction (phenyl-Sepharose) chromatographies. Two-dimensional SDS-PAGE of the purified active fraction revealed a single spot of 34 kDa and pI 8.8. HPLC (C2/C18) and MS/MS analysis confirmed purification to homogeneity. Foliar spray with AsES provided a total systemic protection against anthracnose disease in strawberry, accompanied by the expression of defense-related genes (i.e. PR1 and Chi2-1). Accumulation of reactive oxygen species (e.g. H2O2 and O2̇̄) and callose was also observed in Arabidopsis. By using degenerate primers designed from the partial amino acid sequences and rapid amplification reactions of cDNA ends, the complete AsES-coding cDNA of 1167 nucleotides was obtained. The deduced amino acid sequence showed significant identity with fungal serine proteinases of the subtilisin family, indicating that AsES is synthesized as a larger precursor containing a 15-residue secretory signal peptide and a 90-residue peptidase inhibitor I9 domain in addition to the 283-residue mature protein. AsES exhibited proteolytic activity in vitro, and its resistance eliciting activity was eliminated when inhibited with PMSF, suggesting that its proteolytic activity is required to induce the defense response. This is, to our knowledge, the first report of a fungal subtilisin that shows eliciting activity in plants. This finding could contribute to develop disease biocontrol strategies in plants by activating its innate immunity.

Protein diagenesis in Patella shells: implications for amino acid racemisation dating

Se analiza la racemización de aminoácidos en proteínas inter e intracristalinas en conchas de Patella y su utilización como herramienta geocronológica, fundamentalmente empleadas en yacimientos arqueológicos.The inter- and intra-crystalline fractions of Patella vulgata limpets recovered from archaeological sites in Northern Spain (covering Neolithic, Mesolithic, Magdalenian, Solutrean, and Aurignacian periods) were examined for amino acid composition and racemisation over time. The calcitic apex and rim areas of the shells were found to probably be composed of similar proteins, as the D/L values and amino acids were comparable and varied in the same way with increasing age; however, the mineral structures present in these areas differed. The aragonitic intermediate part of the shell showed a distinctly different amino acid composition and mineral structure. The main protein leaching from the inter-crystalline fraction occurred within the first 6000 yr after the death of the organism. In contrast, the intra-crystalline fraction — comprised of a different protein composition than the inter-crystalline fraction — appeared to behave as a closed system for at least 34 ka, as reflected by the lack of a significant decrease in the amino acid content; however, changes in the amino acid percentages occurred during this period. The concentration of aspartic acid remained almost constant with age both in inter- and intra-crystalline proteins, and its contribution to the total amino acid content increased with age at the expense of other amino acids such as glutamic acid, serine, glycine and alanine. Temperature is thought to play a key role in the amino acid racemisation of P. vulgata and could explain why in the localities belonging to the Gravettian and Solutrean period, which formed during relatively cold conditions, D/L values were similar to those detected in shells from sites formed during the Magdalenian.

Unusual phenotypic alteration of β amyloid precursor protein (βAPP) maturation by a new Val-715 → Met βAPP-770 mutation responsible for probable early-onset Alzheimer’s disease

We have identified a novel β amyloid precursor protein (βAPP) mutation (V715M-βAPP770) that cosegregates with early-onset Alzheimer’s disease (AD) in a pedigree. Unlike other familial AD-linked βAPP mutations reported to date, overexpression of V715M-βAPP in human HEK293 cells and murine neurons reduces total Aβ production and increases the recovery of the physiologically secreted product, APPα. V715M-βAPP significantly reduces Aβ40 secretion without affecting Aβ42 production in HEK293 cells. However, a marked increase in N-terminally truncated Aβ ending at position 42 (x-42Aβ) is observed, whereas its counterpart x-40Aβ is not affected. These results suggest that, in some cases, familial AD may be associated with a reduction in the overall production of Aβ but may be caused by increased production of truncated forms of Aβ ending at the 42 position.

Ammonia acquisition in enteric bacteria: Physiological role of the ammonium/methylammonium transport B (AmtB) protein

Homologues of the amtB gene of enteric bacteria exist in all three domains of life. Although their products are required for transport of the ammonium analogue methylammonium in washed cells, only in Saccharomyces cerevisiae have they been shown to be necessary for growth at low NH4+ concentrations. We now demonstrate that an amtB strain of Escherichia coli also grows slowly at low NH4+ concentrations in batch culture, but only at pH values below 7. In addition, we find that the growth defect of an S. cerevisiae triple-mutant strain lacking the function of three homologues of the ammonium/methylammonium transport B (AmtB) protein [called methylammonium/ammonium permeases (MEP)] that was observed at pH 6.1 is relieved at pH 7.1. These results provide direct evidence that AmtB participates in acquisition of NH4+/NH3 in bacteria as well as eucarya. Because NH3 is the species limiting at low pH for a given total concentration of NH4+ + NH3, results with both organisms indicate that AmtB/MEP proteins function in acquisition of the uncharged form. We confirmed that accumulation of [14C]methylammonium depends on its conversion to γ-N-methylglutamine, an energy-requiring reaction catalyzed by glutamine synthetase, and found that at pH 7, constitutive expression of AmtB did not relieve the growth defects of a mutant strain of Salmonella typhimurium that appears to require a high internal concentration of NH4+/NH3. Hence, contrary to previous views, we propose that AmtB/MEP proteins increase the rate of equilibration of the uncharged species, NH3, across the cytoplasmic membrane rather than actively transporting—that is, concentrating—the charged species, NH4+.

Loss of protein kinase C inhibition in the β-T594M variant of the amiloride-sensitive Na+ channel

We previously reported the presence of a novel variant (β-T594M) of the amiloride-sensitive Na+ channel (ASSC) in which the threonine residue at position 594 in the β-subunit has been replaced by a methionine residue. Electrophysiological studies of the ASSC on Epstein–Barr virus (EBV)-transformed lymphocytes carrying this variant showed that the 8-(4-chlorophenylthio) adenosine 3′:5′-cyclic monophosphate (8cpt-cAMP)-induced responses were enhanced when compared to wild-type EBV-transformed lymphocytes. Furthermore, in wild-type EBV-transformed cells, the 8cpt-cAMP-induced response was totally blocked by the phorbol ester, phorbol 12-myristate 13-acetate (PMA). This inhibitory effect of PMA was blocked by a protein kinase C inhibitor, chelerythrine. We now have identified individuals who are homozygous for this variant, and showed that PMA had no effect on the 8cpt-cAMP-induced responses in the EBV-transformed lymphocytes from such individuals. Cells heterozygous for this variant showed mixed responses to PMA, with the majority of cells partially inhibited by PMA. Our results demonstrate that an alteration in a single amino acid residue in the β-subunit of the ASSC can lead to a total loss of inhibition to PMA, and establish the β-subunit as having an important role in conferring a regulatory effect on the ASSC of lymphocytes.

Type II regulatory subunits are not required for the anchoring-dependent modulation of Ca2+ channel activity by cAMP-dependent protein kinase

Preferential phosphorylation of specific proteins by cAMP-dependent protein kinase (PKA) may be mediated in part by the anchoring of PKA to a family of A-kinase anchor proteins (AKAPs) positioned in close proximity to target proteins. This interaction is thought to depend on binding of the type II regulatory (RII) subunits to AKAPs and is essential for PKA-dependent modulation of the α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid/kainate receptor, the L-type Ca2+ channel, and the KCa channel. We hypothesized that the targeted disruption of the gene for the ubiquitously expressed RIIα subunit would reveal those tissues and signaling events that require anchored PKA. RIIα knockout mice appear normal and healthy. In adult skeletal muscle, RIα protein levels increased to partially compensate for the loss of RIIα. Nonetheless, a reduction in both catalytic (C) subunit protein levels and total kinase activity was observed. Surprisingly, the anchored PKA-dependent potentiation of the L-type Ca2+ channel in RIIα knockout skeletal muscle was unchanged compared with wild type although it was more sensitive to inhibitors of PKA–AKAP interactions. The C subunit colocalized with the L-type Ca2+ channel in transverse tubules in wild-type skeletal muscle and retained this localization in knockout muscle. The RIα subunit was shown to bind AKAPs, although with a 500-fold lower affinity than the RIIα subunit. The potentiation of the L-type Ca2+ channel in RIIα knockout mouse skeletal muscle suggests that, despite a lower affinity for AKAP binding, RIα is capable of physiologically relevant anchoring interactions.

Isolation of a brefeldin A-inhibited guanine nucleotide-exchange protein for ADP ribosylation factor (ARF) 1 and ARF3 that contains a Sec7-like domain

Brefeldin A (BFA) inhibited the exchange of ADP ribosylation factor (ARF)-bound GDP for GTP by a Golgi-associated guanine nucleotide-exchange protein (GEP) [Helms, J. B. & Rothman, J. E. (1992) Nature (London) 360, 352–354; Donaldson, J. G., Finazzi, D. & Klausner, R. D. (1992) Nature (London) 360, 350–352]. Cytosolic ARF GEP was also inhibited by BFA, but after purification from bovine brain and rat spleen, it was no longer BFA-sensitive [Tsai, S.-C., Adamik, R., Moss, J. & Vaughan, M. (1996) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 93, 305–309]. We describe here purification from bovine brain cytosol of a BFA-inhibited GEP. After chromatography on DEAE–Sephacel, hydroxylapatite, and Mono Q and precipitation at pH 5.8, GEP was eluted from Superose 6 as a large molecular weight complex at the position of thyroglobulin (≈670 kDa). After SDS/PAGE of samples from column fractions, silver-stained protein bands of ≈190 and 200 kDa correlated with activity. BFA-inhibited GEP activity of the 200-kDa protein was demonstrated following electroelution from the gel and renaturation by dialysis. Four tryptic peptides from the 200-kDa protein had amino acid sequences that were 47% identical to sequences in Sec7 from Saccharomyces cerevisiae (total of 51 amino acids), consistent with the view that the BFA-sensitive 200-kDa protein may be a mammalian counterpart of Sec7 that plays a similar role in cellular vesicular transport and Sec7 may be a GEP for one or more yeast ARFs.

The effect of overexpression of the protein tyrosine phosphatase PTPMEG on cell growth and on colony formation in soft agar in COS-7 cells

We established stable COS-7 cell lines overexpressing recombinant PTPMEG and an inactive mutant form in which the active site cysteine is mutated to serine (PTPMEGCS). We found that both endogenous and recombinant enzyme were primarily located in the membrane and cytoskeletal fractions of COS-7 cells. Endogenous PTPMEG accounts for only 1/3000th of the total tyrosine phosphatase activity in COS-7 cells and transfected cells expressed 2- to 7-fold higher levels of the enzyme. These levels of overexpression did not result in detectable changes in either total tyrosine phosphatase activity or the state of protein tyrosine phosphorylation as determined by immunoblotting of cell homogenates with anti-phosphotyrosine antibodies. Despite the low levels of activity for PTPMEG, we found that overexpressing cells grew slower and reached confluence at a lower density than vector transfected cells. Surprisingly, PTPMEGCS-transfected cells also reach confluence at a lower density than vector-transfected cells, although they grow to higher density than PTPMEG-transfected cells. Both constructs inhibited the ability of COS-7 cells to form colonies in soft agar, with the native PTPMEG having a greater effect (30-fold) than PTPMEGCS (10-fold). These results indicate that in COS-7 cells both PTPMEG and PTPMEGCS inhibit cell proliferation, reduce the saturation density, and block the ability of these cells to grow without adhering to a solid matrix.

Intracellular localization of P1 ParB protein depends on ParA and parS

The P1 partition system promotes faithful plasmid segregation during the Escherichia coli cell cycle. This system consists of two proteins, ParA and ParB, that act on a plasmid site called parS. By immunofluorescence microscopy, we observed that ParB localizes to discrete foci that are most often located close to the one-quarter and three-quarters positions of cell length. The visualization of ParB foci depended completely on the presence of parS, although their visualization was independent of the chromosomal context of parS (in P1 or the bacterial chromosome). In integration host factor-defective mutants, in which ParB binding to parS is weakened, only a fraction of the total pool of ParB had converged into foci. Taken together, these results indicate that parS recruits a pool of ParB into foci and that the resulting ParB–parS complexes serve as substrates for the segregation reaction. In the absence of ParA, the position of ParB foci in cells is perturbed, indicating that at least one of the roles of ParA is to direct ParB–parS complexes to the proper one-quarter positions from a cell pole. Finally, inhibition of cell division did not inhibit localization of ParB foci in cells, indicating that the positioning signals in the E. coli host that are needed for P1 partition do not depend on early division events.

Chemical synthesis of the precursor molecule of the Aequorea green fluorescent protein, subsequent folding, and development of fluorescence

The present paper describes the total chemical synthesis of the precursor molecule of the Aequorea green fluorescent protein (GFP). The molecule is made up of 238 amino acid residues in a single polypeptide chain and is nonfluorescent. To carry out the synthesis, a procedure, first described in 1981 for the synthesis of complex peptides, was used. The procedure is based on performing segment condensation reactions in solution while providing maximum protection to the segment. The effectiveness of the procedure has been demonstrated by the synthesis of various biologically active peptides and small proteins, such as human angiogenin, a 123-residue protein analogue of ribonuclease A, human midkine, a 121-residue protein, and pleiotrophin, a 136-residue protein analogue of midkine. The GFP precursor molecule was synthesized from 26 fully protected segments in solution, and the final 238-residue peptide was treated with anhydrous hydrogen fluoride to obtain the precursor molecule of GFP containing two Cys(acetamidomethyl) residues. After removal of the acetamidomethyl groups, the product was dissolved in 0.1 M Tris⋅HCl buffer (pH 8.0) in the presence of DTT. After several hours at room temperature, the solution began to emit a green fluorescence (λmax = 509 nm) under near-UV light. Both fluorescence excitation and fluorescence emission spectra were measured and were found to have the same shape and maxima as those reported for native GFP. The present results demonstrate the utility of the segment condensation procedure in synthesizing large protein molecules such as GFP. The result also provides evidence that the formation of the chromophore in GFP is not dependent on any external cofactor.