Oncogenic potential diverge among human papillomavirus type 16 natural variants

We compared E6/E7 protein properties of three different HPV-16 variants: AA. E-P and E-350G. Primary human foreskin keratinocytes (PHFK) were transduced with HPV-16 E6 and E7 and evaluated for proliferation and ability to grow in soft agar. E-P infected keratinocytes presented the lowest efficiency in colony formation. AA and E-350G keratinocytes attained higher capacity for in vitro transformation. We observed similar degradation of TP53 among HPV-16 variants. Furthermore, we accessed the expression profile in early (p5) and late passage (p30) transduced cells of 84 genes commonly involved in carcinogenesis. Most differences could be attributed to HPV-16 E6/E7 expression. In particular, we detected different expression of ITGA2 and CHEK2 in keratinocytes infected with AA and AA/E-350G late passage cells, respectively, and higher expression of MAP2K1 in E-350G transduced keratinocytes. Our results indicate differences among HPV-16 variants that could explain, at least in part, differences in oncogenic potential attributed to these variants. (C) 2012 Elsevier Inc. All rights reserved.

Evidence for premature aging due to oxidative stress in iPSCs from Cockayne syndrome

Cockayne syndrome (CS) is a human premature aging disorder associated with neurological and developmental abnormalities, caused by mutations mainly in the CS group B gene (ERCC6). At the molecular level, CS is characterized by a deficiency in the transcription-couple DNA repair pathway. To understand the role of this molecular pathway in a pluripotent cell and the impact of CSB mutation during human cellular development, we generated induced pluripotent stem cells (iPSCs) from CSB skin fibroblasts (CSB-iPSC). Here, we showed that the lack of functional CSB does not represent a barrier to genetic reprogramming. However, iPSCs derived from CSB patients fibroblasts exhibited elevated cell death rate and higher reactive oxygen species (ROS) production. Moreover, these cellular phenotypes were accompanied by an up-regulation of TXNIP and TP53 transcriptional expression. Our findings suggest that CSB modulates cell viability in pluripotent stem cells, regulating the expression of TP53 and TXNIP and ROS production.

Retroviral transfer of the p16INK4a cDNA inhibits C6 glioma formation in Wistar rats

Abstract Background The p16INK4A gene product halts cell proliferation by preventing phosphorylation of the Rb protein. The p16INK4a gene is often deleted in human glioblastoma multiforme, contributing to unchecked Rb phosphorylation and rapid cell division. We show here that transduction of the human p16INK4a cDNA using the pCL retroviral system is an efficient means of stopping the proliferation of the rat-derrived glioma cell line, C6, both in tissue culture and in an animal model. C6 cells were transduced with pCL retrovirus encoding the p16INK4a, p53, or Rb genes. These cells were analyzed by a colony formation assay. Expression of p16INK4a was confirmed by immunohistochemistry and Western blot analysis. The altered morphology of the p16-expressing cells was further characterized by the senescence-associated β-galactosidase assay. C6 cells infected ex vivo were implanted by stereotaxic injection in order to assess tumor formation. Results The p16INK4a gene arrested C6 cells more efficiently than either p53 or Rb. Continued studies with the p16INK4a gene revealed that a large portion of infected cells expressed the p16INK4a protein and the morphology of these cells was altered. The enlarged, flat, and bi-polar shape indicated a senescence-like state, confirmed by the senescence-associated β-galactosidase assay. The animal model revealed that cells infected with the pCLp16 virus did not form tumors. Conclusion Our results show that retrovirus mediated transfer of p16INK4a halts glioma formation in a rat model. These results corroborate the idea that retrovirus-mediated transfer of the p16INK4a gene may be an effective means to arrest human glioma and glioblastoma.

Serial bone marrow transplantation reveals in vivo expression of the pCLPG retroviral vector

Abstract Background Gene therapy in the hematopoietic system remains promising, though certain aspects of vector design, such as transcriptional control elements, continue to be studied. Our group has developed a retroviral vector where transgene expression is controlled by p53 with the intention of harnessing the dynamic and inducible nature of this tumor suppressor and transcription factor. We present here a test of in vivo expression provided by the p53-responsive vector, pCLPG. For this, we used a model of serial transplantation of transduced bone marrow cells. Results We observed, by flow cytometry, that the eGFP transgene was expressed at higher levels when the pCLPG vector was used as compared to the parental pCL retrovirus, where expression is directed by the native MoMLV LTR. Expression from the pCLPG vector was longer lasting, but did decay along with each sequential transplant. The detection of eGFP-positive cells containing either vector was successful only in the bone marrow compartment and was not observed in peripheral blood, spleen or thymus. Conclusions These findings indicate that the p53-responsive pCLPG retrovirus did offer expression in vivo and at a level that surpassed the non-modified, parental pCL vector. Our results indicate that the pCLPG platform may provide some advantages when applied in the hematopoietic system.

Pathophysiology and molecular aspects of diffuse large B-cell lymphoma

Diffuse large B-Cell lymphoma is the most common subtype of non-Hodgkin lymphoma in the West. In Brazil, it is the fifth cause of cancer, with more than 55,000 cases and 26,000 deaths per year. At Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo - HCFMUSP, diffuse large B-Cell lymphoma represents 49.7% of all non-Hodgkin lymphoma cases. Initially, the classification of non-Hodgkin lymphoma was based on morphology, but advances in immunology and molecular medicine allowed the introduction of a biological classification for these diseases. As for other cancers, non-Hodgkin lymphoma involves patterns of multi factorial pathogenesis with environmental factors, as well as genetic, occupational and dietary factors, contributing to its development. Multiple lesions involving molecular pathways of B-cell proliferation and differentiation may result in the activation of oncogenes such as the BCL2, BCL6,and MYC genes and the inactivation of tumor suppressor genes such as p53 and INK4, as well as other important transcription factors such as OCT-1 and OCT-2. A dramatic improvement in survival was seen after the recent introduction of the anti-CD20 monoclonal antibody. The association of this antibody to the cyclophosphamide, hydroxydaunorubicin, oncovin and prednisolone (CHOP) regimen has increased overall survival of diffuse large B-Cell lymphoma and follicular lymphoma patients by 20%. However, 50% of all diffuse large B-Cell lymphoma patients remain incurable, creating a demand for more research with new advances in treatment. Thus, it is important to know and understand the key factors and molecular pathways involved in the pathogenesis of diffuse large B-Cell lymphoma.

MYC, FBXW7 and TP53 copy number variation and expression in Gastric Cancer

Abstract Background MYC deregulation is a common event in gastric carcinogenesis, usually as a consequence of gene amplification, chromosomal translocations, or posttranslational mechanisms. FBXW7 is a p53-controlled tumor-suppressor that plays a role in the regulation of cell cycle exit and reentry via MYC degradation. Methods We evaluated MYC, FBXW7, and TP53 copy number, mRNA levels, and protein expression in gastric cancer and paired non-neoplastic specimens from 33 patients and also in gastric adenocarcinoma cell lines. We also determined the invasion potential of the gastric cancer cell lines. Results MYC amplification was observed in 51.5% of gastric tumor samples. Deletion of one copy of FBXW7 and TP53 was observed in 45.5% and 21.2% of gastric tumors, respectively. MYC mRNA expression was significantly higher in tumors than in non-neoplastic samples. FBXW7 and TP53 mRNA expression was markedly lower in tumors than in paired non-neoplastic specimens. Moreover, deregulated MYC and FBXW7 mRNA expression was associated with the presence of lymph node metastasis and tumor stage III-IV. Additionally, MYC immunostaining was more frequently observed in intestinal-type than diffuse-type gastric cancers and was associated with MYC mRNA expression. In vitro studies showed that increased MYC and reduced FBXW7 expression is associated with a more invasive phenotype in gastric cancer cell lines. This result encouraged us to investigate the activity of the gelatinases MMP-2 and MMP-9 in both cell lines. Both gelatinases are synthesized predominantly by stromal cells rather than cancer cells, and it has been proposed that both contribute to cancer progression. We observed a significant increase in MMP-9 activity in ACP02 compared with ACP03 cells. These results confirmed that ACP02 cells have greater invasion capability than ACP03 cells. Conclusion In conclusion, FBXW7 and MYC mRNA may play a role in aggressive biologic behavior of gastric cancer cells and may be a useful indicator of poor prognosis. Furthermore, MYC is a candidate target for new therapies against gastric cancer.

MicroRNA expression profile in head and neck cancer: HOX-cluster embedded microRNA-196a and microRNA-10b dysregulation implicated in cell proliferation

Abstract Background Current evidence implicates aberrant microRNA expression patterns in human malignancies; measurement of microRNA expression may have diagnostic and prognostic applications. Roles for microRNAs in head and neck squamous cell carcinomas (HNSCC) are largely unknown. HNSCC, a smoking-related cancer, is one of the most common malignancies worldwide but reliable diagnostic and prognostic markers have not been discovered so far. Some studies have evaluated the potential use of microRNA as biomarkers with clinical application in HNSCC. Methods MicroRNA expression profile of oral squamous cell carcinoma samples was determined by means of DNA microarrays. We also performed gain-of-function assays for two differentially expressed microRNA using two squamous cell carcinoma cell lines and normal oral keratinocytes. The effect of the over-expression of these molecules was evaluated by means of global gene expression profiling and cell proliferation assessment. Results Altered microRNA expression was detected for a total of 72 microRNAs. Among these we found well studied molecules, such as the miR-17-92 cluster, comprising potent oncogenic microRNA, and miR-34, recently found to interact with p53. HOX-cluster embedded miR-196a/b and miR-10b were up- and down-regulated, respectively, in tumor samples. Since validated HOX gene targets for these microRNAs are not consistently deregulated in HNSCC, we performed gain-of-function experiments, in an attempt to outline their possible role. Our results suggest that both molecules interfere in cell proliferation through distinct processes, possibly targeting a small set of genes involved in cell cycle progression. Conclusions Functional data on miRNAs in HNSCC is still scarce. Our data corroborate current literature and brings new insights into the role of microRNAs in HNSCC. We also show that miR-196a and miR-10b, not previously associated with HNSCC, may play an oncogenic role in this disease through the deregulation of cell proliferation. The study of microRNA alterations in HNSCC is an essential step to the mechanistic understanding of tumor formation and could lead to the discovery of clinically relevant biomarkers.

UVB-induced cell death signaling is associated with G1-S progression and transcription inhibition in primary human fibroblasts

DNA damage induced by ultraviolet (UV) radiation can be removed by nucleotide excision repair through two sub-pathways, one general (GGR) and the other specific for transcribed DNA (TCR), and the processing of unrepaired lesions trigger signals that may lead to cell death. These signals involve the tumor suppressor p53 protein, a central regulator of cell responses to DNA damage, and the E3 ubiquitin ligase Mdm2, that forms a feedback regulatory loop with p53. The involvement of cell cycle and transcription on the signaling to apoptosis was investigated in UVB-irradiated synchronized, DNA repair proficient, CS-B (TCR-deficient) and XP-C (GGR-deficient) primary human fibroblasts. Cells were irradiated in the G1 phase of the cell cycle, with two doses with equivalent levels of apoptosis (low and high), defined for each cell line. In the three cell lines, the low doses of UVB caused only a transient delay in progression to the S phase, whereas the high doses induced permanent cell cycle arrest. However, while accumulation of Mdm2 correlated well with the recovery from transcription inhibition at the low doses for normal and CS-B fibroblasts, for XP-C cells this protein was shown to be accumulated even at UVB doses that induced high levels of apoptosis. Thus, UVB-induced accumulation of Mdm2 is critical for counteracting p53 activation and apoptosis avoidance, but its effect is limited due to transcription inhibition. However, in the case of XP-C cells, an excess of unrepaired DNA damage would be sufficient to block S phase progression, which would signal to apoptosis, independent of Mdm2 accumulation. The data clearly discriminate DNA damage signals that lead to cell death, depending on the presence of UVB-induced DNA damage in replicating or transcribing regions.

MYC, FBXW7 and TP53 copy number variation and expression in gastric cancer

BACKGROUND: MYC deregulation is a common event in gastric carcinogenesis, usually as a consequence of gene amplification, chromosomal translocations, or posttranslational mechanisms. FBXW7 is a p53-controlled tumor-suppressor that plays a role in the regulation of cell cycle exit and reentry via MYC degradation. METHODS: We evaluated MYC, FBXW7, and TP53 copy number, mRNA levels, and protein expression in gastric cancer and paired non-neoplastic specimens from 33 patients and also in gastric adenocarcinoma cell lines. We also determined the invasion potential of the gastric cancer cell lines. RESULTS: MYC amplification was observed in 51.5% of gastric tumor samples. Deletion of one copy of FBXW7 and TP53 was observed in 45.5% and 21.2% of gastric tumors, respectively. MYC mRNA expression was significantly higher in tumors than in non-neoplastic samples. FBXW7 and TP53 mRNA expression was markedly lower in tumors than in paired non-neoplastic specimens. Moreover, deregulated MYC and FBXW7 mRNA expression was associated with the presence of lymph node metastasis and tumor stage III-IV. Additionally, MYC immunostaining was more frequently observed in intestinal-type than diffuse-type gastric cancers and was associated with MYC mRNA expression. In vitro studies showed that increased MYC and reduced FBXW7 expression is associated with a more invasive phenotype in gastric cancer cell lines. This result encouraged us to investigate the activity of the gelatinases MMP-2 and MMP-9 in both cell lines. Both gelatinases are synthesized predominantly by stromal cells rather than cancer cells, and it has been proposed that both contribute to cancer progression. We observed a significant increase in MMP-9 activity in ACP02 compared with ACP03 cells. These results confirmed that ACP02 cells have greater invasion capability than ACP03 cells. CONCLUSION: In conclusion, FBXW7 and MYC mRNA may play a role in aggressive biologic behavior of gastric cancer cells and may be a useful indicator of poor prognosis. Furthermore, MYC is a candidate target for new therapies against gastric cancer.

Localizzazione della topoisomerasi IB sui telomeri di S. cerevisiae e ruolo della sua attività catalitica sulle modificazioni istoniche

Il superavvolgimento del DNA nelle cellule, regolato dalle DNA Topoisomerasi, influenza molti processi biologici, quali la trascrizione, la replicazione, la ricombinazione ed il rimodellamento della cromatina. La DNA Topoisomerasi IB eucariotica, (Top1), è un enzima efficiente nella rimozione dei superavvolgimenti del DNA in vitro e la sua principale funzione cellulare è la rimozione dei superavvolgimenti positivi e negativi generati durante la trascrizione e la replicazione. Risultati recenti hanno fornito evidenze sperimentali del coinvolgimento di Top1 in meccanismi multipli di regolazione dell’espressione genica eucariotica, in particolare nella fase di inizio e maturazione dei trascritti. Tuttavia, le funzioni di Top1 non sono ancora state stabilite a livello globale. Pertanto, nella presente tesi di dottorato abbiamo risposto a questa domanda con l’analisi dei profili di trascrizione genica globale e con studi di immunoprecipitazione della cromatina (ChIP) in cellule di S. cerevisiae. Circa il 9% dei geni sono influenzati da Top1, e l’analisi dei profili di espressione mostra che Top1 wt aumenta l’utilizzo del glucosio e dei pathway per la produzione di energia, con specifica diminuzione della trascrizione dei geni telomerici e subtelomerici. Abbiamo inoltre dimostrato che Top1 wt, ma non il suo mutante inattivo, aumenta la velocità di crescita cellulare nelle cellule di lievito studiate. Le analisi di ChIP mostrano che, in confronto all’assenza dell’enzima, Top1 wt diminuisce l’acetilazione dell’istone H4, compresa quella specifica della lisina 16, nel telomero destro del cromosoma XIV mentre la mutazione che inattiva l’enzima aumenta in maniera marcata l’acetilazione dell’istone H4 e la di-metilazione della lisina 4 dell’istone H3. Top1 wt incrementa anche il reclutamento di Sir3 nelle regioni di confine della cromatina silenziata dello stesso telomero. Studi di immunoprecipitazione indicano che l’enzima interagisce direttamente con la struttura della cromatina telomerica poichè entrambe le proteine, quella wt e quella inattiva, sono localizzate sulle ripetizioni telomeriche dei cromosomi di lievito. Questi risultati dimostrano che Top1, una proteina non essenziale in lievito, ottimizza i livelli globali dei trascritti per una crescita più efficiente di cellule in fase esponenziale. Indagando il meccanismo che è alla base della specifica repressione dei geni telomerici, abbiamo dimostrato che Top1 favorisce delle modifiche posttraduzionali degli istoni che indicano una struttura della cromatina repressa nelle regioni telomeriche.

Analisi del circuito di regolazione responsabile del controllo trascrizionale dei geni Heat-Shock in Helicobacter pylori

Helicobacter pylori, un patogeno umano in grado di colonizzare la nicchia gastrica, è associato a patologie del tratto gastrointestinale di varia gravità. Per sopravvivere nell’ambiente ostile dello stomaco dell’ospite, e mettere in atto un’infezione persistente, il batterio si serve di una serie di fattori di virulenza che includono anche le proteine Heat Shock (chaperone). I principali geni codificanti le proteine chaperone in H. pylori sono organizzati in tre operoni trascritti dall’RNA polimerasi contenente il fattore sigma vegetativo σ80. La trascrizione di due dei tre operoni è regolata negativamente da due regolatori trascrizionali, HspR e HrcA, mentre il terzo operone è represso solo da HspR. Fino ad ora, studi molecolari per la comprensione del ruolo di ciascuna proteina nel controllo trascrizionale dei geni heat shock sono stati ostacolati dalla citotossicità ed insolubilità di HrcA quando espressa in sistemi eterologhi. In questo lavoro, è stata analizzata la sequenza amminoacidica di HrcA ed è stata confermata sperimentalmente la predizione bioinformatica della sua associazione con la membrana interna. La citotossicità e l’insolubilità di HrcA in E. coli sono state alleviate inducendone l’espressione a 42°C. Saggi in vitro con le proteine ricombinanti purificate, HspR e HrcA, hanno consentito di definire i siti di legame dei due repressori sui promotori degli operoni heat shock. Ulteriori saggi in vitro hanno suggerito che l’affinità di HrcA per gli operatori è aumentata dalla chaperonina GroESL. Questi dati contribuiscono parzialmente alla comprensione del meccanismo di repressione della trascrizione espletato da HrcA e HspR e permettono di ipotizzare il coinvolgimento di altri regolatori trascrizionali. L’analisi di RNA estratti dal ceppo selvatico e dai mutanti hrcA, hspR e hrcA/hspR di H.pylori su DNAmacroarrays non ha evidenziato il coinvolgimento di altri regolatori trascrizionali, ma ha permesso l’identificazione di un gruppo di geni indotti da HrcA e/ HspR. Questi geni sono coinvolti nella biosintesi e regolazione dell’apparato flagellare, suggerendo un’interconnessione tra la risposta heat shock e la motilità e chemiotassi del batterio.

Studio e caratterizzazione del colore rosso dell'epicarpo nella pera Max Red Bartlett, mutante della cv William

Durante il secolo scorso sono state individuate alcune mutazioni per il colore della buccia della varietà William che invece di essere giallo arriva a maturazione con diverse tonalità di colore rosso. L’intensità e la tipologia del fenotipo dovuto a questa mutazione mostra una variabilità all’interno dei diversi cloni rossi di questa cultivar: Max Red Bartlett, Rosired e Sensation. Questa mutazione è ereditabile e usando come genitore uno dei sopra-citati mutanti per il rosso sono state prodotte altre cultivar caratterizzate da buccia rossa come Cascade. Max Red Bartlett presenta una intensa colorazione rossa nelle prime fasi di maturazione per poi striarsi perdendo di lucentezza e non ricoprendo totalmente la superficie del frutto. Max Red Bartlett ha inoltre il problema di regressione del colore. Questa mutazione infatti non è stabile e dopo qualche anno può regredire e presentare il fenotipo di William. Diverso è invece lo sviluppo per esempio di Rosired che durante le prime fasi di accrescimento del frutto è identica a Williams (di colore verde con la parte del frutto rivolta verso il sole leggermente rossastra) per poi virare e mantenere un vivo colore rosso su tutta la superficie del frutto. Questa tesi si è proposta di caratterizzare questa mutazione che coinvolge in qualche modo la via biosintetica per la sintesi del colore. In particolare si è cercato di investigare sui probabili geni della via degli antociani coinvolti e in quale modo vengono espressi durante la maturazione del frutto, inoltre si è cercato di trovare quali specifiche molecole venissero diversamente sintetizzate. Le cultivar utilizzate sono state William e Max Red Bartlett. Di quest’ultima era già disponibile una mappa molecolare, ottenuta sulla popolazione di’incrocio di Abate Fetel (gialla) x MRB (rossa) con AFLP e SSR, quest’ultimi hanno permesso di denominare i diversi linkage group grazie alla sintenia con le altre mappe di pero e di melo. I semenzali appartenenti a questa popolazione, oltre a dimostrare l’ereditarietà del carattere, erano per il 50% gialli e 50% rossi. Questo ha permesso il mappaggio di questo carattere/mutazione che si è posizionato nel linkage group 4. Una ricerca in banca dati eseguita in parallelo ha permesso di trovare sequenze di melo dei geni coinvolti nella via biosintetica degli antociani (CHS, CHI, F3H, DFR, ANS e UFGT), sulle quali è stato possibile disegnare primer degenerati che amplificassero su DNA genomico di pero. Le amplificazioni hanno dato frammenti di lunghezza diversa. Infatti nel caso di F3H e DFR l’altissima omologia tra melo e pero ha permesso l’amplificazione quasi totale del gene, negli altri casi invece è stato necessario utilizzare primer sempre più vicini in modo da facilitare l’amplificazione. I frammenti ottenuti sono stati clonati sequenziati per confermare la specificità degli amplificati. Non sono stati evidenziati polimorfismi di sequenza in nessuna delle sei sequenze tra William e Max Red Bartlett e nessun polimorfismo con Abate, per questo motivo non è stato possibile mapparli e vedere se qualcuno di questi geni era localizzato nella medesima posizione in cui era stato mappato il “colore/mutazione”. Sulle le sequenze ottenute è stato possibile disegnare altri primer, questa volta specifici, sia per analisi d’espressione. Inizialmente è stato sintetizzato il cDNA dei geni suddetti per retrotrascrizione da RNA estratto sia da bucce sia da foglie appena germogliate (le quali presentano solo in questa fase una colorazione rossastra in MRB ma non in William). Al fine di osservare come varia l’espressione dei geni della via biosintetica delle antocianine durante la fase di maturazione dei frutti, sono stati fatti 4 campionamenti, il primo a 45gg dalla piena fioritura, poi a 60, 90, 120 giorni. Foglie e bucce sono state prelevate in campo e poste immediatamente in azoto liquido. Dai risultati con Real Time è emerso che vi è una maggiore espressione nelle prime fasi di sviluppo in Max Red Bartlett per poi calare enormemente in giugno. Si potrebbe ipotizzare che ci sia una reazione di feed back da parte della piante considerando che in questa fase il frutto non si accresce. I livelli di espressione poi aumentano verso la fase finale della maturazione del frutto. In agosto, con l’ultimo campionamento vi è una espressione assai maggiore in Max Red Bartlett per quei geni posti a valle della via biosintetica per la sintesi delle antocianine. Questo risultato è confermato anche dal livello di espressione che si riscontra nelle foglie. In cui i geni F3H, LDOX e UFGT hanno un livello di espressione nettamente maggiore in Max Red Bartlett rispetto a William. Recentemente Takos et al (2006) hanno pubblicato uno studio su un gene regolatore della famiglia Myb e ciò ha permesso di ampliare i nostri studi anche su questo gene. L’altissima omologia di sequenza, anche a livello di introni, non ha permesso di individuare polimorfismi tra le varietà Abate Fetel e Max Red Bartlett, per nessun gene ad eccezione proprio del gene regolatore Myb. I risultati ottenuti in questa tesi dimostrano che in pero l’espressione relativa del gene Myb codificante per una proteina regolatrice mostra una netta sovra-espressione nel primo stadio di maturazione del frutto, in Max Red Bartlett 25 volte maggiore che in William. All’interno della sequenza del gene un polimorfismo prodotto da un microsatellite ha permesso il mappaggio del gene nel linkage group 9 in Max Red Bartlett e in Abate Fetel. Confrontando questo dato di mappa con quello del carattere morfologico rosso, mappato nel linkage group 4, si deduce che la mutazione non agisce direttamente sulla sequenza di questo gene regolatore, benché sia espresso maggiormente in Max Red Bartlett rispetto a William ma agisca in un altro modo ancora da scoprire. Infine per entrambe le varietà (William e Max Red Bartlett) sono state effettuate analisi fenotipiche in diversi step. Innanzi tutto si è proceduto con una analisi preliminare in HPLC per osservare se vi fossero differenze nella produzione di composti con assorbenza specifica delle antocianine e dei flavonoidi in generale. Si è potuto quindi osservare la presenza di due picchi in Max Red Bartlett ma non in William. La mancanza di standard che coincidessero con i picchi rilevati dallo spettro non ha permesso in questa fase di fare alcuna ipotesi riguardo alla loro natura. Partendo da questo risultato l’investigazione è proceduta attraverso analisi di spettrometria di massa associate ad una cromatografia liquida identificando con una certa precisione due composti: la cianidina-3-0-glucoside e la quercitina-3-o-glucoside. In particolare la cianidina sembra essere la molecola responsabile della colorazione della buccia nei frutti di pero. Successive analisi sono state fatte sempre con lo spettrometro di massa ma collegato ad un gas cromatografo per verificare se vi fossero delle differenze anche nella produzione di zuccheri e più in generale di molecole volatili. L’assenza di variazioni significative ha dimostrato che la mutazione coinvolge solo il colore della buccia e non le caratteristiche gustative e organolettiche di William che restano inalterate nel mutante.

Sistema nervoso enterico e scrapie sperimentale in ovini di razza sarda con diversa suscettibilità genetica nei confronti della malattia

Sebbene il sistema nervoso enterico (“enteric nervous system”, ENS) svolga un ruolo cruciale nella patogenesi della Scrapie ovina, non esistono tuttavia in letteratura dati sulle popolazioni cellulari progressivamente coinvolte nel corso dell’infezione, né sugli eventuali danni morfo-funzionali da esse subiti. Il presente studio è stato condotto sui plessi mienterici e sottomucosi dell’ileo di 46 pecore di razza Sarda, recanti diversi polimorfismi del gene Prnp (ARQ/ARQ, ARQ/AHQ, ARQ/ARR, ARR/ARR). I suddetti animali, infettati per os all’età di 8 mesi con un ceppo di Scrapie precedentemente caratterizzato nel topo, sono stati sacrificati mediante eutanasia a determinati intervalli di tempo post-infezione (p.i.). E’ stata quindi valutata, tramite immunoistochimica ed immunofluorescenza indiretta su sezioni tissutali e su preparati “wholemount”, l’immunoreattività (IR) nei confronti della PrPSc, del “marker” panneuronale Hu C/D, dell’ossido-nitrico sintetasi (nNOS), della calbindina (CALB) e della proteina fibrillare acida gliale (GFAP). In 8 pecore con genotipo ARQ/ARQ, clinicamente sane e sacrificate a 12-24 mesi p.i., nonché in 5 ovini clinicamente affetti (2 con genotipo ARQ/ARQ, 3 con genotipo ARQ/AHQ), questi ultimi sacrificati rispettivamente a 24, 36 e 40 mesi p.i., le indagini immunoistochimiche hanno consentito di dimostrare la presenza di PrPSc a livello sia dell’encefalo (obex), sia dell’ENS, in particolar modo nei plessi mienterici. In tali distretti il deposito della PrPSc risultava pienamente compatibile con un interessamento delle cellule enterogliali (“enteroglial cells”, EGCs), mentre occasionalmente si notava un contestuale coinvolgimento della componente neuronale ivi residente. In conclusione, i dati della presente indagine consentono di ipotizzare un verosimile coinvolgimento delle EGCs e dei neuroni residenti a livello dei plessi dell’ENS nella patogenesi della Scrapie sperimentale realizzata per os in ovini di razza Sarda.

Zinco, invecchiamento e sistema immunitario: effetti sull'apoptosi e sulla proliferazione dei linfociti

Immunosenescence is characterized by a complex remodelling of the immune system, mainly driven by lifelong antigenic burden. Cells of the immune system are constantly exposed to a variety of stressors capable of inducing apoptosis, including antigens and reactive oxygen species continuously produced during immune response and metabolic pathways. The overall homeostasis of the immune system is based on the balance between antigenic load, oxidative stress, and apoptotic processes on one side, and the regenerative potential and renewal of the immune system on the other. Zinc is an essential trace element playing a central role on the immune function, being involved in many cellular processes, such as cell death and proliferation, as cofactor of enzymes, nuclear factors and hormones. In this context, the age associated changes in the immune system may be in part due to zinc deficiency, often observed in aged subjects and able to induce impairment of several immune functions. Thus, the aim of this work was to investigate the role of zinc in two essential events for immunity during aging, i.e. apoptosis and cell proliferation. Spontaneous and oxidative stress-induced apoptosis were evaluated by flow cytometry in presence of a physiological concentration of zinc in vitro on peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) obtained from healthy subjects of different age: a group of young subjects, a group of old subjects and a group of nonagenarians. In addition, cell cycle phases were analyzed by flow cytometry in PBMCs, obtained from the subjects of the same groups in presence of different concentration of zinc. We also analyzed the influence of zinc in these processes in relation to p53 codon 72 polymorphism, known to affect apoptosis and cell cycle in age-dependent manner. Zinc significantly reduces spontaneous apoptosis in all age-groups; while it significantly increases oxidative stress-induced late apoptosis/necrosis in old and nonagenarians subjects. Some factors involved in the apoptotic pathway were studied and a zinc effect on mitochondrial membrane depolarization, cytochrome C release, caspase-3 activation, PARP cleavage and Bcl-2 expression was found. In conclusion, zinc inhibits spontaneous apoptosis in PBMCs contrasting the harmful effects due to the cellular culture conditions. On the other hand, zinc is able to increase toxicity and induce cell death in PBMCs from aged subjects when cells are exposed to stressing agents that compromise antioxidant cellular systems. Concerning the relationship between the susceptibility to apoptosis and p53 codon 72 genotype, zinc seems to affect apoptosis only in PBMCs from Pro- people suggesting a role of this ion in strengthening the mechanism responsible of the higher propensity of Pro- towards apoptosis. Regarding cell cycle, high doses of zinc could have a role in the progression of cells from G1 to S phase and from S to G2/M phase. These effect seems depend on the age of the donor but seems to be unrelated to p53 codon 72 genotype. In order to investigate the effect of an in vivo zinc supplementation on apoptosis and cell cycle, PBMCs from a group of aged subjects were studied before and after six weeks of oral zinc supplementation. Zinc supplementation reduces spontaneous apoptosis and it strongly reduces oxidative stress-induced apoptosis. On the contrary, no effect of zinc was observed on cell cycle. Therefore, it’s clear that in vitro and in vivo zinc supplementation have different effects on apoptosis and cell cycle in PBMCs from aged subjects. Further experiments and clinical trials are necessary to clarify the real effect of an in vivo zinc supplementation because this preliminary data could encourage the of this element in all that disease with oxidative stress pathogenesis. Moreover, the expression of metallothioneins (MTs), proteins well known for their zinc-binding ability and involved in many cellular processes, i.e. apoptosis, metal ions detoxification, oxidative stress, differentiation, was evaluated in total lymphocytes, in CD4+ and in CD8+ T lymphocytes from young and old healthy subjects in presence of different concentration of zinc in vitro. Literature data reported that during ageing the levels of these proteins increase and concomitantly they lose the ability to release zinc. This fact induce a down-regulation of many biological functions related to zinc, such as metabolism, gene expression and signal transduction. Therefore, these proteins may turn from protective in young-adult age to harmful agents for the immune function in ageing following the concept that several genes/proteins that increase fitness early in life may have negative effects later in life: named “Antagonistic Pleyotropy Theory of Ageing”. Data obtained in this work indicate an higher and faster expression of MTs with lower doses of zinc in total lymphocytes, in CD4+ and in CD8+ T lymphocytes from old subjects supporting the antagonistic pleiotropic role of these proteins.

Isotiocianati come potenziali farmaci antileucemici: identificazione in vitro ed ex vivo del profilo molecolare e cellulare

Il presente studio ha come obbiettivo lo sviluppo di composti di origine naturale come potenziali farmaci antitumorali, attraverso la definizione dei loro specifici target cellulari e molecolari su diversi modelli cellulari ad alta predittività. Gli isotiocianati, contenuti nei vegetali appartenenti alla famiglia delle Crucifereae, sono dotati di una comprovata capacità di inibire la formazione di tumori in modelli animali preventivamente trattati con cancerogeni. Questa attività è riconducibile principalmente alla modulazione degli enzimi coinvolti nell’attivazione/detossificazione di xenobiotici e ad effetti citostatici e citossici, osservati su numerose linee cellulari. Un isotiocianato particolarmente promettente è il sulforafane (SFN). La ricerca condotta durante il periodo di dottorato si è, quindi, focalizzata sull’isotiocianato SFN e in particolare sulla sua capacità di modulare specifici eventi cellulari e molecolari coinvolti nel processo di leucemogenesi. Inizialmente è stato indagato il potenziale citostatico e citotossico del SFN su una linea cellulare T linfoblastoide (cellule Jurkat), con particolare attenzione agli effetti sulla proliferazione cellulare, all’induzione di apoptosi/necrosi e all’analisi di alcuni dei meccanismi molecolari coinvolti negli effetti citostatici e citotossici dell’isotiocianato ( livelli proteici di p53, bax e bcl-2). Successivamente, poiché requisiti fondamentali di un antitumorale sono selettività d’azione e scarsa tossicità, è stato indagato il potenziale citostatico e citotossico dell’isotiocianato SFN sulla controparte non trasformata delle cellule leucemiche T linfoblastoidi, analizzando gli stessi eventi studiati su cellule tumorali e alcuni dei meccanismi molecolari coinvolti (livelli proteici di ciclina D2, ciclina D3, chinasi ciclina dipendente (CDK) 4 e CDK6 ). Il SFN si è dimostrato in grado di indurre apoptosi sulle cellule Jurkat e di inibirne la proliferazione, mediante un blocco in fase G2/M del ciclo cellulare e un incremento dei livelli di p53 e bax. Il SFN è in grado di indurre effetti citostatici e citotossici anche su linfociti T non trasformati. Tuttavia, le dosi necessarie per esibire tali effetti sono ben più elevate di quelle attive su cellule leucemiche. Una tappa importante nello sviluppo di un farmaco antitumorale è, la definizione, dove possibile, dei suoi effetti in un modello ex vivo, altamente predittivo di quella che sarà la risposta farmacologica in vivo. Sono stati quindi valutati gli effetti del SFN su colture primarie di blasti provenienti da pazienti affetti da diversi tipi di leucemia , sia mieloide che linfoblastica. Il SFN non sembra possedere alcuna attività su campioni da pazienti affetti da LLC, mentre un importante attività proapoptotica si registra nei campioni da pazienti affetti da LMA, dove l’effetto del SFN è sorprendentemente marcato anche su campioni da pazienti multiresistenti. L’attività dell’isotiocianato sui campioni da pazienti affetti da LLA è decisamente più marcata sul campione da paziente affetto da LLA a cellule B, mentre sul campione di Leucemia Acuta Bifenotipica l’effetto proapoptotico del SFN si registra dopo tempi di trattamento brevi piuttosto che dopo tempi di trattamento più lunghi. In conclusione, i risultati ottenuti evidenziano che il SFN possiede un’interessante attività antileucemica in vitro e, dato di particolare rilevanza, anche ex vivo.