Disruption of the class IIa HDAC corepressor complex increases energy expenditure and lipid oxidation

Drugs that recapitulate aspects of the exercise adaptive response have the potential to provide better treatment for diseases associated with physical inactivity. We previously observed reduced skeletal muscle class IIa HDAC (histone deacetylase) transcriptional repressive activity during exercise. Here, we find that exercise-like adaptations are induced by skeletal muscle expression of class IIa HDAC mutants that cannot form a corepressor complex. Adaptations include increased metabolic gene expression, mitochondrial capacity, and lipid oxidation. An existing HDAC inhibitor, Scriptaid, had similar phenotypic effects through disruption of the class IIa HDAC corepressor complex. Acute Scriptaid administration to mice increased the expression of metabolic genes, which required an intact class IIa HDAC corepressor complex. Chronic Scriptaid administration increased exercise capacity, whole-body energy expenditure and lipid oxidation, and reduced fasting blood lipids and glucose. Therefore, compounds that disrupt class IIa HDAC function could be used to enhance metabolic health in chronic diseases driven by physical inactivity.

L'acide valproïque inhibe la progression dans le cycle cellulaire chez Saccharomyces cerevisiae

L’acétylation est une modification post-traductionnelle des protéines essentielles. Elle est impliquée dans bon nombre de processus cellulaires importants comme la régulation de la structure de la chromatine et le recrutement de protéines. Deux groupes d’enzymes, soient les lysines acétyltransférases et les lysines désacétylases, régulent cette modification, autant sur les histones que sur les autres protéines. Au cours des dernières années, de petites molécules inhibitrices des désacétylases ont été découvertes. Certaines d’entre elles semblent prometteuses contre diverses maladies telles le cancer. L’acide valproïque, un inhibiteur de deux des trois classes des désacétylases, a un effet antiprolifératif chez plusieurs organismes modèles. Toutefois, les mécanismes cellulaires sous-jacents à cet effet restent encore méconnus. Ce mémoire met en lumière l’effet pH dépendant de l’acide valproïque sur différentes voies cellulaires importantes chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Il démontre que ce composé a la capacité d’inhiber la transition entre les phases G1 et S par son action sur l’expression des cyclines de la phase G1. De plus, il inhibe l’activation de la kinase principale de la voie activée suite à un stress à la paroi cellulaire. L’acide valproïque occasionne également un arrêt dans la réplication de l’ADN sans y causer de dommage. Il s’agit là d’un effet unique qui, à notre connaissance, n’est pas observable avec d’autres agents qui inhibent la progression en phase S.

Association of extended-spectrum β-lactamase VEB-5 and 16S rRNA methyltransferase armA in Salmonella enterica from the United Kingdom

Aminoglycosides and beta-lactams are used for the treatment of a wide range of infections due to both Gram-negative and Gram-positive. An emerging aminoglycoside resistance mechanism, methylation of the aminoacyl site of the 16S rRNA, confers high-level resistance to clinically important aminoglycosides such as amikacin, tobramycin and gentamicin. Eight 16S rRNA methyltransferase genes, armA, rmtA, rmtB, rmtC, rmtD, rmtE, rmtF and npmA, have been identified in several species of enterobacteria worldwide (2, 6, 7, 9, 11, 13, 14). Resistance to extended spectrum β-lactams remains additionally an important clinical problem. Apart from the large TEM, SHV, and CTX-M families, several other extended-spectrum β-lactamases (ESBLs) have been identified, including VEB enzymes, which confer high-level resistance to cephalosporins and monobactams. Although 16S rRNA methyltransferases have been frequently identified associated with different ESBLs, there has been no report of association of a 16S rRNA methyltransferase with a VEB enzyme, except for the identification of rmtC with blaVEB-6 (14)

ArmA methyltransferase in a monophasic Salmonella enterica isolate from food

The 16S rRNA methyltransferase ArmA is a worldwide emerging determinant that confers high-level resistance to most clinically relevant aminoglycosides. We report here the identification and characterization of a multidrug-resistant Salmonella enterica subspecies I.4,12:i:- isolate recovered from chicken meat sampled in a supermarket on February 2009 in La Reunion, a French island in the Indian Ocean. Susceptibility testing showed an unusually high-level resistance to gentamicin, as well as to ampicillin, expanded-spectrum cephalosporins and amoxicillin-clavulanate. Molecular analysis of the 16S rRNA methyltransferases revealed presence of the armA gene, together with bla(TEM-1), bla(CMY-2), and bla(CTX-M-3). All of these genes could be transferred en bloc through conjugation into Escherichia coli at a frequency of 10(-5) CFU/donor. Replicon typing and S1 pulsed-field gel electrophoresis revealed that the armA gene was borne on an ~150-kb broad-host-range IncP plasmid, pB1010. To elucidate how armA had integrated in pB1010, a PCR mapping strategy was developed for Tn1548, the genetic platform for armA. The gene was embedded in a Tn1548-like structure, albeit with a deletion of the macrolide resistance genes, and an IS26 was inserted within the mel gene. To our knowledge, this is the first report of ArmA methyltransferase in food, showing a novel route of transmission for this resistance determinant. Further surveillance in food-borne bacteria will be crucial to determine the role of food in the spread of 16S rRNA methyltransferase genes worldwide.

L'acide valproïque inhibe la progression dans le cycle cellulaire chez Saccharomyces cerevisiae

L’acétylation est une modification post-traductionnelle des protéines essentielles. Elle est impliquée dans bon nombre de processus cellulaires importants comme la régulation de la structure de la chromatine et le recrutement de protéines. Deux groupes d’enzymes, soient les lysines acétyltransférases et les lysines désacétylases, régulent cette modification, autant sur les histones que sur les autres protéines. Au cours des dernières années, de petites molécules inhibitrices des désacétylases ont été découvertes. Certaines d’entre elles semblent prometteuses contre diverses maladies telles le cancer. L’acide valproïque, un inhibiteur de deux des trois classes des désacétylases, a un effet antiprolifératif chez plusieurs organismes modèles. Toutefois, les mécanismes cellulaires sous-jacents à cet effet restent encore méconnus. Ce mémoire met en lumière l’effet pH dépendant de l’acide valproïque sur différentes voies cellulaires importantes chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Il démontre que ce composé a la capacité d’inhiber la transition entre les phases G1 et S par son action sur l’expression des cyclines de la phase G1. De plus, il inhibe l’activation de la kinase principale de la voie activée suite à un stress à la paroi cellulaire. L’acide valproïque occasionne également un arrêt dans la réplication de l’ADN sans y causer de dommage. Il s’agit là d’un effet unique qui, à notre connaissance, n’est pas observable avec d’autres agents qui inhibent la progression en phase S.

H3K4me3 - dependent epigenetic memory regulates transcriptional reactivation in the oocyte

SELECTED ORAL COMMUNICATIONS, SESSION 52: EPIGENETIC PATTERN IN OOCYTE AND EMBRYO, Tuesday 16 June 2015. This article/study appears in: Abstract book of the 31st ESHRE Annual Meeting, Lisbon, Portugal, 14-17 June 2015.

The epigenome as a therapeutic target for Parkinson's disease

Parkinson’s disease (PD) is a common, progressive neurodegenerative disease characterised by degeneration of nigrostriatal dopaminergic neurons, aggregation of α-synuclein and motor symptoms. Current dopamine-replacement strategies provide symptomatic relief, however their effectiveness wear off over time and their prolonged use leads to disabling side-effects in PD patients. There is therefore a critical need to develop new drugs and drug targets to protect dopaminergic neurons and their axons from degeneration in PD. Over recent years, there has been robust evidence generated showing that epigenetic dysregulation occurs in PD patients, and that epigenetic modulation is a promising therapeutic approach for PD. This article first discusses the present evidence implicating global, and dopaminergic neuron-specific, alterations in the methylome in PD, and the therapeutic potential of pharmacologically targeting the methylome. It then focuses on another mechanism of epigenetic regulation, histone acetylation, and describes how the histone acetyltransferase (HAT) and histone deacetylase (HDAC) enzymes that mediate this process are attractive therapeutic targets for PD. It discusses the use of activators and/or inhibitors of HDACs and HATs in models of PD, and how these approaches for the selective modulation of histone acetylation elicit neuroprotective effects. Finally, it outlines the potential of employing small molecule epigenetic modulators as neuroprotective therapies for PD, and the future research that will be required to determine and realise this therapeutic potential.

Cartographie des cassures bicaténaires du remodelage chromatinien du spermatide et développement des outils techniques associés.

Résumé : La phase haploïde de la spermatogenèse (spermiogenèse) est caractérisée par une modification importante de la structure de la chromatine et un changement de la topologie de l’ADN du spermatide. Les mécanismes par lesquels ce changement se produit ainsi que les protéines impliquées ne sont pas encore complètement élucidés. Mes travaux ont permis d’établir la présence de cassures bicaténaires transitoires pendant ce remodelage par l’essai des comètes et l’électrophorèse en champ pulsé. En procédant à des immunofluorescences sur coupes de tissus et en utilisant un extrait nucléaire hautement actif, la présence de topoisomérases ainsi que de marqueurs de systèmes de réparation a été confirmée. Les protéines de réparation identifiées font partie de systèmes sujets à l’erreur, donc cette refonte structurale de la chromatine pourrait être génétiquement instable et expliquer le biais paternel observé pour les mutations de novo dans de récentes études impliquant des criblages à haut débit. Une technique permettant l’immunocapture spécifique des cassures bicaténaires a été développée et appliquée sur des spermatides murins représentant différentes étapes de différenciation. Les résultats de séquençage à haut débit ont montré que les cassures bicaténaires (hotspots) de la spermiogenèse se produisent en majorité dans l’ADN intergénique, notamment dans les séquences LINE1, l’ADN satellite et les répétions simples. Les hotspots contiennent aussi des motifs de liaisons des protéines des familles FOX et PRDM, dont les fonctions sont entre autres de lier et remodeler localement la chromatine condensée. Aussi, le motif de liaison de la protéine BRCA1 se trouve enrichi dans les hotspots de cassures bicaténaires. Celle-ci agit entre autres dans la réparation de l’ADN par jonction terminale non-homologue (NHEJ) et dans la réparation des adduits ADN-topoisomérase. De façon remarquable, le motif de reconnaissance de la protéine SPO11, impliquée dans la formation des cassures méiotiques, a été enrichi dans les hotspots, ce qui suggère que la machinerie méiotique serait aussi utilisée pendant la spermiogenèse pour la formation des cassures. Enfin, bien que les hotspots se localisent plutôt dans les séquences intergéniques, les gènes ciblés sont impliqués dans le développement du cerveau et des neurones. Ces résultats sont en accord avec l’origine majoritairement paternelle observée des mutations de novo associées aux troubles du spectre de l’autisme et de la schizophrénie et leur augmentation avec l’âge du père. Puisque les processus du remodelage de la chromatine des spermatides sont conservés dans l’évolution, ces résultats suggèrent que le remodelage de la chromatine de la spermiogenèse représente un mécanisme additionnel contribuant à la formation de mutations de novo, expliquant le biais paternel observé pour certains types de mutations.

Análisis de los cambios epigenéticos en la metilación del DNA inducidos por la diabetes y sus posibles mecanismos

Los cambios epigenéticos son responsables de la aparición de muchas patologías humanas y sus causas son debido a factores ambientales como genéticos. Se ha descrito en enfermedades crónicas como la Diabetes Mellitus tipo 2 (T2DM) que se caracteriza por los estados de hiperglucemia y el incremento en el estrés oxidativo que conlleva a complicaciones micro y macro vasculares, asociado a una desmetilación global del genoma. Nuestra hipótesis corresponde a que los órganos diana son afectados por las alteraciones como la metilación e hidroximetilación como consecuencia del estrés oxidativo que luego repercuten en la persistencia de la enfermedad. Métodos: A partir de sangre periférica se analizaron los cambios globales en la metilación del DNA que son afectados por el estado metabólico de 60 individuos (40 pacientes, 20 controles sanos). Por técnicas de cuantificación se compararon los resultados obtenidos con los de la expresión de las enzimas involucradas. Por último, se realizó un estudio de microarreglos de metilación del DNA y de expresión obtenidos de la base de datos GEO para así comparar los resultados con nuestros datos experimentales. Resultados: Los pacientes diabéticos con pobre control metabólico presentaron mayores niveles de metilación que el grupo control y no se encontró alteración en las enzimas involucradas en este proceso. Los resultados fueron concordantes con el estudio de microarreglos. Conclusión: Los estudios experimentales y de microarreglos demostraron que la metilación es tejido específico y que existe una mayor oxidación en pacientes. Por ello proponemos una vía alterna de desmetilación no enzimática, basada en la oxidación directa de los grupos metilos generados por los estados oxidativos característicos de esta enfermedad.