Le vieillissement chronologique de Schizosaccharomyces pombe : Implication des voies de détection du glucose

La première augmentation de la longévité en laboratoire fût observée à la suite d’une intervention nutritionnelle consistant en une réduction de l’apport alimentaire chez le rat. Plus tard, ce phénomène a été reproduit dans de très nombreuses espèces et référé en tant que restriction calorique. Le développement des techniques de biologie moléculaire moderne a permis de montrer dans des organismes modèles simples que cette flexibilité du processus de vieillissement était régulée par des facteurs génétiques. De fait, plusieurs mécanismes cellulaires ont alors pu être identifiés comme responsables de ce contrôle du vieillissement. Ces voies de régulation ont révélées être conservées entre les espèces, depuis les levures jusqu’aux organismes multicellulaires tels que le nématode, la mouche ou la souris, suggérant l’existence d’un programme universel de vieillissement dans le vivant. La levure s’est avéré à plusieurs reprises être un modèle puissant et fiable pour la découverte de gènes impliqués dans ce phénomène. Mon étude a consisté au développement d’un nouveau modèle unicellulaire d’étude du vieillissement à travers l’espèce Schizosaccharomyces pombe appelée aussi levure à fission. La première étape de mon travail a montré que les voies de détection des nutriments gouvernées par la sérine/thréonine protéine kinase A (Pka1) et la sérine/thréonine kinase Sck2 contrôlent le vieillissement chronologique de ces cellules comme il était connu dans la levure Saccharomyces cerevisiae. Ceci permit de valider l’utilisation de la levure à fission pour l’étude du vieillissement. Ensuite, nous avons analysé plus en détail l’effet pro-vieillissement du glucose en étudiant le rôle de sa détection par le récepteur membranaire Git3 couplé à la protéine G (Gpa2) en amont de la kinase Pka1. La perte du signal du glucose par la délétion de Git3 imite partiellement l’effet d’augmentation de longévité obtenu par baisse de la concentration en glucose dans le milieu. De plus, l’effet néfaste du signal du glucose est maintenu en absence de tout métabolisme du glucose suite à la mutation des hexokinases, premières enzymes de la glycolyse. L’ensemble de ces résultats suggèrent que la signalisation du glucose est prédominante sur son métabolisme pour son effet pro-vieillissement. D’autre part, à la fois la suppression de cette signalisation et la baisse de niveau de glucose disponible allongent la durée de vie en corrélation avec une augmentation de la résistance au stress, une hausse d’activité mitochondriale et une baisse de production de radicaux libres. Finalement, le criblage d’une banque de surexpression d’ADNc a permis d’identifier plusieurs gènes candidats responsables de ces effets en aval de la voie de signalisation Git3/PKA. La recherche sur les mécanismes moléculaires du vieillissement propose une nouvelle approche, un nouvel angle de vue, pour la compréhension des fonctions cellulaires et promet d’apporter de précieuses clefs pour mieux comprendre certaines maladies. En effet, le vieillissement est la première cause d’apparition de nombreuses affections comme les cancers, les maladies cardiovasculaires et métaboliques ou les maladies neurodégénératives tels que les syndromes d’Alzheimer et de Parkinson.

Supercomplexes multifonctionnels chez les mitochondries, et chez E. coli

Les processus mitochondriaux tels que la réplication et la traduction sont effectués par des complexes multiprotéiques. Par contre, le métabolisme et la voie de maturation des ARN mitochondriaux (p. ex précurseurs des ARNt et des ARNr) sont habituellement traités comme une suite de réactions catalysées par des protéines séparées. L’exécution fidèle et optimale de ces processus mitochondriaux, exige un couplage étroit nécessaire pour la canalisation des intermédiaires métaboliques. Or, les évidences en faveur de l'interconnexion postulée de ces processus cellulaires sont peu nombreuses et proviennent en grande partie des interactions protéine-protéine. Contrairement à la perception classique, nos résultats révèlent l’organisation des fonctions cellulaires telles que la transcription, la traduction, le métabolisme et la régulation en supercomplexes multifonctionnels stables, dans les mitochondries des champignons (ex Saccharomyces cerevisiae, Aspergillus nidulans et Neurospora crassa), des animaux (ex Bos taurus), des plantes (B. oleracea et Arabidopsis thaliana) et chez les bactéries (ex E. coli) à partir desquelles les mitochondries descendent. La composition de ces supercomplexes chez les champignons et les animaux est comparable à celle de levure, toutefois, chez les plantes et E. coli ils comportent des différences notables (ex, présence des enzymes spécifiques à la voie de biosynthèse des sucres et les léctines chez B. oleracea). Chez la levure, en accord avec les changements dûs à la répression catabolique du glucose, nos résultats révèlent que les supercomplexes sont dynamiques et que leur composition en protéines dépend des stimulis et de la régulation cellulaire. De plus, nous montrons que l’inactivation de la voie de biosynthèse des lipides de type II (FASII) perturbe l’assemblage et/ou la biogenèse du supercomplexe de la RNase P (responsable de la maturation en 5’ des précurseurs des ARNt), ce qui suggère que de multiples effets pléiotropiques peuvent être de nature structurale entre les protéines. Chez la levure et chez E. coli, nos études de la maturation in vitro des précurseurs des ARNt et de la protéomique révèlent l’association de la RNase P avec les enzymes de la maturation d’ARNt en 3’. En effet, la voie de maturation des pré-ARNt et des ARNr, et la dégradation des ARN mitochondriaux semblent êtres associées avec la machinerie de la traduction au sein d’un même supercomplexe multifonctionnel dans la mitochondrie de la levure. Chez E. coli, nous avons caractérisé un supercomplexe similaire qui inclut en plus de la RNase P: la PNPase, le complexe du RNA degradosome, l’ARN polymérase, quatre facteurs de transcription, neuf aminoacyl-tRNA synthétases, onze protéines ribosomiques, des chaperons et certaines protéines métaboliques. Ces résultats supposent l’association physique de la transcription, la voie de maturation et d’aminoacylation des ARNt, la dégradation des ARN. Le nombre de cas où les activités cellulaires sont fonctionnellement et structurellement associées est certainement à la hausse (ex, l’éditosome et le complexe de la glycolyse). En effet, l’organisation en supercomplexe multifonctionnel représente probablement l’unité fonctionnelle dans les cellules et les analyses de ces super-structures peuvent devenir la prochaine cible de la biologie structurale.

La RNase P mitochondriale chez Neurospora crassa

Résumé La Ribonucléase P (RNase P) est une enzyme principalement reconnue pour sa participation à la maturation en 5’des ARN de transfert (ARNt). Cependant, d’autres substrats sont reconnus par l’enzyme. En général, la RNase P est composée d’une sous-unité ARN (le P-ARN, codé par le gène rnpB) qui porte le centre actif de l’enzyme et d’une ou de plusieurs sous-unités protéiques (la P-protéine). Les P-ARN chez toutes les bactéries, la majorité des archéobactéries et dans le génome nucléaire de la plupart des eucaryotes, possèdent généralement une structure secondaire très conservée qui inclut le noyau (P1-P4); l’hélice P4 constitue le site catalytique de l’enzyme et l’hélice P1 apparie les extrémités du P-ARN en stabilisant sa structure globale. Les P-ARN mitochondriaux sont souvent moins conservés et difficiles à découvrir. Dans certains cas, les seules régions de structure primaire qui restent conservées sont celles qui définissent le P4 et le P1. Pour la détection des gènes rnpB, un outil de recherche bioinformatique, basé sur la séquence et le profil de structure secondaire, a été développé dans le laboratoire. Cet outil permet le dépistage de toutes les séquences eucaryotes (nucléaires et mitochondriales) du gène avec une très grande confiance (basée sur une valeur statistique, E-value). Chez les champignons, plusieurs ascomycètes encodent un gène rnpB dans leur génome mitochondrial y compris tous les membres du genre d’Aspergillus. Cependant, chez les espèces voisines, Neurospora crassa, Podospora anserina et Sordaria macrospora, une version mitochondriale de ce gène n’existe pas. Au lieu de cela, elles contiennent deux copies nucléaires du gène, légèrement différentes en taille et en contenu nucléotidique. Mon projet a été établi dans le but d’éclaircir l’évolution de la RNase P mitochondriale (mtRNase P) chez ces trois espèces voisines d’Aspergillus. En ce qui concerne les résultats, des modèles de structures secondaires pour les transcrits de ces gènes ont été construits en se basant sur la structure consensus universelle de la sous-unité ARN de la RNase P. Pour les trois espèces, par la comparaison de ces modèles, nous avons établi que les deux copies nucléaires du gène rnpB sont assez distinctes en séquence et en structure pour pouvoir y penser à une spécialisation de fonction de la RNase P. Chez N. crassa, les deux P-ARN sont modifiés probablement par une coiffe et les extrémités 5’, 3’ sont conformes à nos modèles, ayant un P1 allongé. Encore chez N. crassa, nous avons constaté que les deux copies sont transcrites au même niveau dans le cytoplasme et que la plus petite et la plus stable d’entre elles (Nc1) se retrouve dans l’extrait matriciel mitochondrial. Lors du suivi du P-ARN dans diverses sous-fractions provenant de la matrice mitochondriale soluble, Nc1 est associée avec l’activité de la RNase P. La caractérisation du complexe protéique, isolé à partir de la fraction active sur un gel non dénaturant, révèle qu’il contient au moins 87 protéines, 73 d’entre elles ayant déjà une localisation mitochondriale connue. Comme chez la levure, les protéines de ce complexe sont impliquées dans plusieurs fonctions cellulaires comme le processing de l’ADN/ARN, le métabolisme, dans la traduction et d’autres (par exemple : la protéolyse et le repliement des protéines, ainsi que la maintenance du génome mitochondrial). Pour trois protéines, leur fonction est non déterminée.

Elucidating the crosstalk between condensin subunits and its relevance in chromosome condensation

ADN subit une série de transformations structurelles complexes au cours de la division cellulaire, ce qui entraîne dans son compactage chromosomes mitotiques par un processus appelé la condensation des chromosomes. Le complexe de condensine pentamérique est fortement impliqué comme un effecteur majeur de ce phénomène. Il s'agit d'un complexe protéine de sous-unités multiples avec deux sous-unités catalytiques [SMC- Structural Maintenance of Chromosomes] et de trois sous-unités de régulation, hautement conservés de la levure à l'homme. Le complexe de condensine dans Saccharomyces cerevisiae est constitué de deux sous-unités de SMC [Smc2 et Smc4] et trois protéines non réglementaires [Brn1, Ycs4, Ycg1]. Malgré son importance, le mécanisme d'action de condensine reste largement inconnu. Par conséquent, l'objectif de cette recherche est de comprendre le mécanisme d'action de condensine et comment elle est affectée par l'interaction entre ses sous-unités réglementaires et non-réglementaires. Cette thèse identifie quatre morphologies dépendants du cycle cellulaire distincts du locus d'ADNr. Cette transformation du phénotype ADNr de G1 à la mitose dépend condensine. Afin de déterminer le rôle de l'interaction entre les sous-unités catalytiques et réglementaires de condensine dans la régulation du complexe condensine, nous avons identifié six résidus positifs sur l'extrémité C-terminale de BRN1 qui affectent la formation du complexe condensine, l'activité de la condensation et l'interaction avec tubuline, ce qui suggère que ces résidus ont un rôle dans la régulation de condensine. Ensemble, nos résultats suggèrent un modèle de règlement du condensine par l'interaction entre les sous-unités de condensine.

Homéostasie des histones en réponse au dommage à l’ADN et étude d’inhibiteurs de désacétylases d’importance clinique

La chromatine possède une plasticité complexe et essentielle pour répondre à différents mécanismes cellulaires fondamentaux tels la réplication, la transcription et la réparation de l’ADN. Les histones sont les constituants essentiels de la formation des nucléosomes qui assurent le bon fonctionnement cellulaire d’où l’intérêt de cette thèse d’y porter une attention particulière. Un dysfonctionnement de la chromatine est souvent associé à l’émergence du cancer. Le chapitre II de cette thèse focalise sur la répression transcriptionnelle des gènes d’histones par le complexe HIR (HIstone gene Repressor) en réponse au dommage à l'ADN chez Saccharomyces cerevisiae. Lors de dommage à l’ADN en début de phase S, les kinases du point de contrôle Mec1, Tel1 et Rad53 s’assurent de bloquer les origines tardives de réplication pour limiter le nombre de collisions potentiellement mutagéniques ou cytotoxiques entre les ADN polymérases et les lésions persistantes dans l'ADN. Lorsque la synthèse totale d’ADN est soudainement ralentie par le point de contrôle, l’accumulation d'un excès d'histones nouvellement synthétisées est néfaste pour les cellules car les histones libres se lient de manière non-spécifique aux acides nucléiques. L'un des mécanismes mis en place afin de minimiser la quantité d’histones libres consiste à réprimer la transcription des gènes d'histones lors d'une chute rapide de la synthèse d'ADN, mais les bases moléculaires de ce mécanisme étaient très mal connues. Notre étude sur la répression des gènes d’histones en réponse aux agents génotoxiques nous a permis d’identifier que les kinases du point de contrôle jouent un rôle dans la répression des gènes d’histones. Avant le début de mon projet, il était déjà connu que le complexe HIR est requis pour la répression des gènes d’histones en phase G1, G2/M et lors de dommage à l’ADN en phase S. Par contre, la régulation du complexe HIR en réponse au dommage à l'ADN n'était pas connue. Nous avons démontré par des essais de spectrométrie de masse (SM) que Rad53 régule le complexe HIR en phosphorylant directement une de ses sous-unités, Hpc2, à de multiples résidus in vivo et in vitro. La phosphorylation d’Hpc2 est essentielle pour le recrutement aux promoteurs de gènes d’histones du complexe RSC (Remodels the Structure of Chromatin) dont la présence sur les promoteurs des gènes d'histones corrèle avec leur répression. De plus, nous avons mis à jour un nouveau mécanisme de régulation du complexe HIR durant la progression normale à travers le cycle cellulaire ainsi qu'en réponse aux agents génotoxiques. En effet, durant le cycle cellulaire normal, la protéine Hpc2 est très instable durant la transition G1/S afin de permettre la transcription des gènes d’histones et la production d'un pool d'histones néo-synthétisées juste avant l'initiation de la réplication de l’ADN. Toutefois, Hpc2 n'est instable que pour une brève période de temps durant la phase S. Ces résultats suggèrent qu'Hpc2 est une protéine clef pour la régulation de l'activité du complexe HIR et la répression des gènes d’histones lors du cycle cellulaire normal ainsi qu'en réponse au dommage à l’ADN. Dans le but de poursuivre notre étude sur la régulation des histones, le chapitre III de ma thèse concerne l’analyse globale de l’acétylation des histones induite par les inhibiteurs d’histone désacétylases (HDACi) dans les cellules normales et cancéreuses. Les histones désacétylases (HDACs) sont les enzymes qui enlèvent l’acétylation sur les lysines des histones. Dans plusieurs types de cancers, les HDACs contribuent à l’oncogenèse par leur fusion aberrante avec des complexes protéiques oncogéniques. Les perturbations causées mènent souvent à un état silencieux anormal des suppresseurs de tumeurs. Les HDACs sont donc une cible de choix dans le traitement des cancers engendrés par ces protéines de fusion. Notre étude de l’effet sur l’acétylation des histones de deux inhibiteurs d'HDACs de relevance clinique, le vorinostat (SAHA) et l’entinostat (MS-275), a permis de démontrer une augmentation élevée de l’acétylation globale des histones H3 et H4, contrairement à H2A et H2B, et ce, autant chez les cellules normales que cancéreuses. Notre quantification en SM de l'acétylation des histones a révélé de façon inattendue que la stœchiométrie d'acétylation sur la lysine 56 de l’histone H3 (H3K56Ac) est de seulement 0,03% et, de manière surprenante, cette stœchiométrie n'augmente pas dans des cellules traitées avec différents HDACi. Plusieurs études de H3K56Ac chez l’humain présentes dans la littérature ont rapporté des résultats irréconciliables. Qui plus est, H3K56Ac était considéré comme un biomarqueur potentiel dans le diagnostic et pronostic de plusieurs types de cancers. C’est pourquoi nous avons porté notre attention sur la spécificité des anticorps utilisés et avons déterminé qu’une grande majorité d’anticorps utilisés dans la littérature reconnaissent d’autres sites d'acétylation de l’histone H3, notamment H3K9Ac dont la stœchiométrie d'acétylation in vivo est beaucoup plus élevée que celle d'H3K56Ac. De plus, le chapitre IV fait suite à notre étude sur l’acétylation des histones et consiste en un rapport spécial de recherche décrivant la fonction de H3K56Ac chez la levure et l’homme et comporte également une évaluation d’un anticorps supposément spécifique d'H3K56Ac en tant qu'outil diagnostic du cancer chez l’humain.

Quantitative proteomics methods for the analysis of histone post-translational modifications

Les histones sont des protéines nucléaires hautement conservées chez les cellules des eucaryotes. Elles permettent d’organiser et de compacter l’ADN sous la forme de nucléosomes, ceux-ci representant les sous unités de base de la chromatine. Les histones peuvent être modifiées par de nombreuses modifications post-traductionnelles (PTMs) telles que l’acétylation, la méthylation et la phosphorylation. Ces modifications jouent un rôle essentiel dans la réplication de l’ADN, la transcription et l’assemblage de la chromatine. L’abondance de ces modifications peut varier de facon significative lors du developpement des maladies incluant plusieurs types de cancer. Par exemple, la perte totale de la triméthylation sur H4K20 ainsi que l’acétylation sur H4K16 sont des marqueurs tumoraux spécifiques a certains types de cancer chez l’humain. Par conséquent, l’étude de ces modifications et des événements determinant la dynamique des leurs changements d’abondance sont des atouts importants pour mieux comprendre les fonctions cellulaires et moléculaires lors du développement de la maladie. De manière générale, les modifications des histones sont étudiées par des approches biochimiques telles que les immuno-buvardage de type Western ou les méthodes d’immunoprécipitation de la chromatine (ChIP). Cependant, ces approches présentent plusieurs inconvénients telles que le manque de spécificité ou la disponibilité des anticorps, leur coût ou encore la difficulté de les produire et de les valider. Au cours des dernières décennies, la spectrométrie de masse (MS) s’est avérée être une méthode performante pour la caractérisation et la quantification des modifications d’histones. La MS offre de nombreux avantages par rapport aux techniques traditionnelles. Entre autre, elle permet d’effectuer des analyses reproductibles, spécifiques et facilite l’etude d’un large spectre de PTMs en une seule analyse. Dans cette thèse, nous présenterons le développement et l’application de nouveaux outils analytiques pour l’identification et à la quantification des PTMs modifiant les histones. Dans un premier temps, une méthode a été développée pour mesurer les changements d’acétylation spécifiques à certains sites des histones. Cette méthode combine l’analyse des histones intactes et les méthodes de séquençage peptidique afin de déterminer les changements d’acétylation suite à la réaction in vitro par l’histone acétyltransférase (HAT) de levure Rtt109 en présence de ses chaperonnes (Asf1 ou Vps75). Dans un second temps, nous avons développé une méthode d’analyse des peptides isomériques des histones. Cette méthode combine la LC-MS/MS à haute résolution et un nouvel outil informatique appelé Iso-PeptidAce qui permet de déconvoluer les spectres mixtes de peptides isomériques. Nous avons évalué Iso-PeptidAce avec un mélange de peptides synthétiques isomériques. Nous avons également validé les performances de cette approche avec des histones isolées de cellules humaines érythroleucémiques (K562) traitées avec des inhibiteurs d’histones désacétylases (HDACi) utilisés en clinique, et des histones de Saccharomyces cerevisiae liées au facteur d’assemblage de la chromatine (CAF-1) purifiées par chromatographie d’affinité. Enfin, en utilisant la méthode présentée précédemment, nous avons fait une analyse approfondie de la spécificité de plusieurs HATs et HDACs chez Schizosaccharomyces pombe. Nous avons donc déterminé les niveaux d’acétylation d’histones purifiées à partir de cellules contrôles ou de souches mutantes auxquelles il manque une HAT ou HDAC. Notre analyse nous a permis de valider plusieurs cibles connues des HATs et HDACs et d’en identifier de nouvelles. Nos données ont également permis de définir le rôle des différentes HATs et HDACs dans le maintien de l’équilibre d’acétylation des histones. Dans l’ensemble, nous anticipons que les méthodes décrites dans cette thèse permettront de résoudre certains défis rencontrés dans l’étude de la chromatine. De plus, ces données apportent de nouvelles connaissances pour l’élaboration d’études génétiques et biochimiques utilisant S. pombe.

Selenium supplementation of lactating dairy cows: effects on milk production and total selenium content and speciation in blood, milk and cheese

Forty-multiparous Holstein cows were used in a 16-wk continuous design study to determine the effects of either selenium (Se) source, selenized yeast (SY) (derived from a specific strain of Saccharomyces cerevisiae CNCM I-3060 Sel-Plex®) or sodium selenite (SS), or inclusion rate of SY on Se concentration and speciation in blood, milk and cheese. Cows received ad libitum a TMR with 1:1 forage:concentrate ratio on a dry matter (DM) basis. There were four diets (T1-T4) which differed only in either source or dose of Se additive. Estimated total dietary Se for T1 (no supplement), T2 (SS), T3 (SY) and T4 (SY) was 0.16, 0.30, 0.30 and 0.45 mg/kg DM, respectively. Blood and milk samples were taken at 28 day intervals and at each time point there were positive linear effects of SY on Se concentration in blood and milk. At day 112 blood and milk Se values for T1-T4 were 177, 208, 248, 279 ± 6.6 and 24, 38, 57, 72 ± 3.7 ng/g fresh material, respectively and indicate improved uptake and incorporation of Se from SY. While selenocysteine (SeCys) was the main selenised amino acid in blood its concentration was not markedly affected by treatment, but the proportion of total Se as selenomethionine (SeMet) increased with increasing inclusion rate of SY. In milk, there were no marked treatment effects on SeCys content, but Se source had a marked effect on the proportion of total Se as SeMet. At day 112 replacing SS (T2) with SY (T3) increased the SeMet concentration of milk from 36 to 111 ng Se/g and its concentration increased further to 157 ng Se/g as the inclusion rate of SY increased further (T4) to provide 0.45 mg Se/kg TMR. Neither Se source nor inclusion rate effected the keeping quality of milk. At day 112, milk from T1, T2, and T3 was made into a hard cheese and Se source had a marked effect on total Se and the proportion of total Se comprised as either SeMet or SeCys. Replacing SS (T2) with SY (T3) increased total Se, SeMet and SeCys content from 180 to 340 ng Se/g, 57 to 153 ng Se/g and 52 to 92 ng Se/g, respectively. Key words: dairy cow, milk and cheese, selenomethionine, selenocysteine, milk keeping quality

Selenium supplementation of lactating dairy cows: Effect on selenium concentration in blood, milk, urine and feces

The objectives were to determine effects of graded levels of selenized yeast derived from a specific strain of Saccharomyces cerevisiae (CNCM I-3060) on animal performance and in selenium concentrations in the blood, milk, feces, and urine of dairy cows compared with sodium selenite; and to provide preliminary data on the proportion of selenium as selenomethionine in the milk and blood. Twenty Holstein cows were used in a 5 × 5 Latin square design study in which all cows received the same total mixed rations, which varied only in source or concentration of dietary selenium. There were 5 experimental treatments. Total dietary selenium of treatment 1, which received no added selenium, was 0.15 mg/kg of dry matter, whereas values for treatments 2, 3, and 4, derived from selenized yeast, were 0.27, 0.33, and 0.40 mg/kg of dry matter, respectively. Treatment 5 contained 0.25 mg of selenium obtained from sodium selenite/kg of dry matter. There were no significant treatment effects on animal performance, and blood chemistry and hematology showed few treatment effects. Regression analysis noted significant positive linear effects of increasing dietary selenium derived from selenized yeast on selenium concentrations in the milk, blood, urine, and feces. In addition, milk selenium results indicated improved bioavailability of selenium from selenized yeast, compared with sodium selenite. Preliminary analyses showed that compared with sodium selenite, the use of selenized yeast increased the concentration of selenomethionine in the milk and blood. There was no indication of adverse effects on cow health associated with the use of selenized yeast.

Eukaryotic expression: developments for structural proteomics

The production of sufficient quantities of protein is an essential prelude to a structure determination, but for many viral and human proteins this cannot be achieved using prokaryotic expression systems. Groups in the Structural Proteomics In Europe ( SPINE) consortium have developed and implemented high- throughput ( HTP) methodologies for cloning, expression screening and protein production in eukaryotic systems. Studies focused on three systems: yeast ( Pichia pastoris and Saccharomyces cerevisiae), baculovirusinfected insect cells and transient expression in mammalian cells. Suitable vectors for HTP cloning are described and results from their use in expression screening and protein-production pipelines are reported. Strategies for coexpression, selenomethionine labelling ( in all three eukaryotic systems) and control of glycosylation ( for secreted proteins in mammalian cells) are assessed.

Selenium supplementation of lactating dairy cows: effects on milk production and total selenium content and speciation in blood, milk and cheese

Forty multiparous Holstein cows were used in a 16-week continuous design study to determine the effects of either selenium (Se) source, selenised yeast (SY) (derived from a specific strain of Saccharomyces cerevisiae CNCM 1-3060) or sodium selenite (SS), or Se inclusion rate in the form of SY in the diets of lactating dairy cows on the Se concentration and speciation in blood, milk and cheese. Cows received ad libitum a total mixed ration (TMR) with a 1 : 1 forage: concentrate ratio on a dry matter (DM) basis. There were four diets (T-1 to T-4), which differed only in either source or dose of Se additive. Estimated total dietary Se for T, (no supplement), T-2 (SS), T-3 (SY) and T-4 (SY) was 0.16, 0.30, 0.30 and 0.45 mg/kg DM, respectively. Blood and milk samples were taken at 28-day intervals and at each time point there were positive linear effects of Se in the form of SY on the Se concentration in blood and milk. At day 112 blood and milk Se values for T-1 to T-4 were 177, 208, 248 and 279 +/- 6.6 and 24, 38, 57 and 72 +/- 3.7 ng/g fresh material, respectively, and indicate improved uptake and incorporation of Se from SY. In whole blood, selenocysteine (SeCys) was the main selenised amino acid and the concentration of selenomethionine (SeMet) increased with the increasing inclusion rate of SY In milk, there were no marked treatment effects on the SeCys content, but Se source had a marked effect on the concentration of SeMet. At day 112 replacing SS (T-2) with SY (T-3) increased the SeMet concentration of milk from 36 to 111 ng Se/g and its concentration increased further to 157ng Se/g dried sample as the inclusion rate of SY increased further (T-4) to provide 0.45 mg Se/kg TMR. Neither Se source nor inclusion rate affected the keeping quality of milk. At day 112 milk from T-1, T-2 and T-3 was made into a hard cheese and Se source had a marked effect on total Se and the concentration of total Se comprised as either SeMet or SeCys. Replacing SS (T-2) with SY (T-3) increased total Se, SeMet and SeCys content in cheese from 180 to 340 ng Se/g, 57 to 153 ng Se/g and 52 to 92 ng Se/g dried sample, respectively. The use of SY to produce food products with enhanced Se content as a means of meeting the Se requirements is discussed

Isolation of culturable yeasts from market wines and evaluation of the 5 center dot 8S-ITS rDNA sequence analysis for identification purposes

Aims: To test the possibility that wines available in the marketplace may contain culturable yeasts and to evaluate the 5.8S-ITS rDNA sequence analysis as adequate means for the identification of isolates. Methods and Results: As a case study, typical Greek wines were surveyed. Sequence analysis of the 5.8S-ITS rDNA was tested for its robustness in species or strain identification. Sixteen isolates could be assigned into the species Brettanomyces bruxellensis, Saccharomyces cerevisiae and Rhodotorula pinicola, whereas four isolates could not be safely identified. B. bruxellensis was the dominant species present in house wines, while non-Saccharomyces sp. were viable in aged wines of high alcohol content. Conclusions: Yeast population depends on postfermentation procedures or storage conditions. Although 5.8S-ITS rDNA sequence analysis is generally a rapid method to identify wine yeast isolates at the species level, or even below that, it may not be sufficient for some genera. Significance and Impact of the Study: This is the first report to show that commercial wines may possess diverse and potentially harmful yeast populations. The knowledge of yeasts able to reside in this niche environment is essential towards integrated quality assurance programmes. For selected species, the 5.8S-ITS rDNA sequence analysis is a rapid and accurate means.

Nop53p interacts with 5.8S rRNA co-transcriptionally, and regulates processing of pre-rRNA by the exosome

In eukaryotes, pre-rRNA processing depends on a large number of nonribosomal trans-acting factors that form intriguingly organized complexes. One of the early stages of pre-rRNA processing includes formation of the two intermediate complexes pre-40S and pre-60S, which then form the mature ribosome subunits. Each of these complexes contains specific pre-rRNAs, ribosomal proteins and processing factors. The yeast nucleolar protein Nop53p has previously been identified in the pre-60S complex and shown to affect pre-rRNA processing by directly binding to 5.8S rRNA, and to interact with Nop17p and Nip7p, which are also involved in this process. Here we show that Nop53p binds 5.8S rRNA co-transcriptionally through its N-terminal region, and that this protein portion can also partially complement growth of the conditional mutant strain Delta nop53/GAL:NOP53. Nop53p interacts with Rrp6p and activates the exosome in vitro. These results indicate that Nop53p may recruit the exosome to 7S pre-rRNA for processing. Consistent with this observation and similar to the observed in exosome mutants, depletion of Nop53p leads to accumulation of polyadenylated pre-rRNAs.

ADCK3, an ancestral kinase, is mutated in a form of recessive ataxia associated with coenzyme Q(10) deficiency

Muscle coenzyme Q(10) (CoQ(10) or ubiquinone) deficiency has been identified in more than 20 patients with presumed autosomal-recessive ataxia. However, mutations in genes required for CoQ(10) biosynthetic pathway have been identified only in patients with infantile-onset multisystemic diseases or isolated nephropathy. Our SNP-based genome-wide scan in a large consanguineous family revealed a locus for autosomal-recessive ataxia at chromosome 1q41. The causative mutation is a homozygous splice-site mutation in the aarF-domain-containing kinase 3 gene (ADCK3). Five additional mutations in ADCK3 were found in three patients with sporadic ataxia, including one known to have CoQ(10) deficiency in muscle. All of the patients have childhood-onset cerebellar ataxia with slow progression, and three of six have mildly elevated lactate levels. ADCK3 is a mitochondrial protein homologous to the yeast COQ8 and the bacterial UbiB proteins, which are required for CoQ biosynthesis. Three out of four patients tested showed a low endogenous pool of CoQ(10) in their fibroblasts or lymphoblasts, and two out of three patients showed impaired ubiquinone synthesis, strongly suggesting that ADCK3 is also involved in CoQ(10) biosynthesis. The deleterious nature of the three identified missense changes was confirmed by the introduction of them at the corresponding positions of the yeast COQ8 gene. Finally, a phylogenetic analysis shows that ADCK3 belongs to the family of atypical kinases, which includes phosphomositide and choline kinases, suggesting that ADCK3 plays an indirect regulatory role in ubiquinone biosynthesis possibly as part of a feedback loop that regulates ATP production.

Trypanosome Prereplication Machinery Contains a Single Functional Orc1/Cdc6 Protein, Which Is Typical of Archaea

In unicellular eukaryotes, such as Saccharomyces cerevisiae, and in multicellular organisms, the replication origin is recognized by the heterohexamer origin recognition complex (ORC) containing six proteins, Orc1 to Orc6, while in members of the domain Archaea, the replication origin is recognized by just one protein, Orc1/Cdc6; the sequence of Orc1/Cdc6 is highly related to those of Orc1 and Cdc6. Similar to Archaea, trypanosomatid genomes contain only one gene encoding a protein named Orc1. Since trypanosome Orc1 is also homologous to Cdc6, in this study we named the Orc1 protein from trypanosomes Orc1/Cdc6. Here we show that the recombinant Orc1/Cdc6 from Trypanosoma cruzi (TcOrc1/Cdc6) and from Trypanosoma brucei (TbOrc1/Cdc6) present ATPase activity, typical of prereplication machinery components. Also, TcOrc1/Cdc6 and TbOrc1/Cdc6 replaced yeast Cdc6 but not Orc1 in a phenotypic complementation assay. The induction of Orc1/Cdc6 silencing by RNA interference in T. brucei resulted in enucleated cells, strongly suggesting the involvement of Orc1/Cdc6 in DNA replication. Orc1/Cdc6 is expressed during the entire cell cycle in the nuclei of trypanosomes, remaining associated with chromatin in all stages of the cell cycle. These results allowed us to conclude that Orc1/Cdc6 is indeed a member of the trypanosome prereplication machinery and point out that trypanosomes carry a prereplication machinery that is less complex than other eukaryotes and closer to archaea.

Characterization of Paracoccidioides brasiliensis COX9, COX12, and COX16 respiratory genes

Paracoccidioides brasiliensis is a thermo-dimorphic fungus that is the causative agent of paracoccidioidomyicosis (PCM), a human systemic granulomatous mycosis found in Latin America. Dimorphic transition from mycelium to yeast is required for establishing pathogenicity. Dimorphism is marked by changes in mitochondrial physiology, including modulation of respiration rate. In this work, we present the identification of three P. brasiliensis nuclear genes PbCOX9, PbCOX12, and PbCOX16 that code for structural sub-units and a putative assembly facilitator (PbCOX16) of the mitochondrial cytochrome c oxidase (COX), the terminal enzyme complex of the respiratory chain. We measured their expression pattern during the dimorphic transition from mycelium to yeast and back by real-time reverse transcription quantitative polymerase chain reaction (real-time RT-qPCR). Our results show that messages from these genes increase during the mycelium to yeast transition and decrease during the opposite conversion. This result supports active mitochondrial participation in the transition. Heterologous complementation of the corresponding Saccharomyces cerevisiae null mutant with the PbCOX9 gene was successfully obtained. (C) 2008 The British Mycological Society. Published by Elsevier Ltd. All rights reserved.