Digestive enzymes during development of Ceratitis capitata (Diptera:Tephritidae) and effects of SBTI on its digestive serine proteinase targets

SILVA, Fatima C. B. L. et al. Digestive enzymes during development of Ceratitis capitata (Diptera:Tephritidae) and effects of SBTI on its digestive serine proteinase targets. Insect Biochemistry and Molecular Biology, v. 36, p. 561-569, 2006.ISSN: 0965-1748.DOI: 10.1016/j.ibmb.2006.04.004.

Prediction of Phosphorylation Sites from Protein Sequences

Phosphorylation is amongst the most crucial and well-studied post-translational modifications. It is involved in multiple cellular processes which makes phosphorylation prediction vital for understanding protein functions. However, wet-lab techniques are labour and time intensive. Thus, computational tools are required for efficiency. This project aims to provide a novel way to predict phosphorylation sites from protein sequences by adding flexibility and Sezerman Grouping amino acid similarity measure to previous methods, as discovering new protein sequences happens at a greater rate than determining protein structures. The predictor – NOPAY - relies on Support Vector Machines (SVMs) for classification. The features include amino acid encoding, amino acid grouping, predicted secondary structure, predicted protein disorder, predicted protein flexibility, solvent accessibility, hydrophobicity and volume. As a result, we have managed to improve phosphorylation prediction accuracy for Homo sapiens by 3% and 6.1% for Mus musculus. Sensitivity at 99% specificity was also increased by 6% for Homo sapiens and for Mus musculus by 5% on independent test sets. In this study, we have managed to increase phosphorylation prediction accuracy for Homo sapiens and Mus musculus. When there is enough data, future versions of the software may also be able to predict other organisms.

Regulation of mitotic BubR1 phosphorylation by the BubR1 pseudokinase domain

BubR1 est une protéine importante dans le point de contrôle de la mitose pour la stabilisation des interactions entre kinétochores et microtubules (KT-MT). Ces fonctions protègent de la ségrégation anormale des chromosomes et de l’instabilité du génome. BubR1 possède des sites de phosphorylation mitotique hautement conservés dans le domaine régulant l’attachement des kinétochores (KARD), où S676 et S670 sont phosphorylées respectivement par la kinase polo-like 1 (Plk1) et par la kinase cycline-dépendante 1 (Cdk1). Ces sites de phosphorylation sont essentiels pour le recrutement de la phosphatase PP2A-B56, qui stabilise les interactions KT-MT. Nos résultats montrent que la délétion entière ou des mutations qui déstabilisent le domaine pseudokinase de BubR1, causent la perte de phosphorylation des résidus S676 et S670 en mitose. Notre hypothèse est que le domaine pseudokinase de BubR1 peut jouer un rôle essentiel dans la régulation de la phosphorylation du KARD et donc dans la stabilisation des interactions KT-MT.

Regulation of Glucose uptake in mammalian cells by phosphorylation networks

Objectives: Characterize the role of protein kinase WNK1 in the phosphorylation network regulating cellular glucose uptake

Regulation of epithelial chloride transport by tyrosine phosphorylation

Background: Chloride transport proteins are involved in a variety of human diseases and thus represent important drug targets. They are regulated in part through the amount present at the plasma membrane and tyrosine phosphorylation has been described as a novel regulator.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Partial molar volumes of l-serine and l-threonine in aqueous ammonium sulfate solutions at (278.15, 288.15, 298.15, and 308.15) K

In this study, the partial molar volumes of L-serine and L-threonine in aqueous solutions of ammonium sulfate at (0.0, 0.1, 0.3, 0.7, and 1.0) mol.kg(-1) are reported between 278.15 and 308.15 K. Transfer volumes and hydration numbers were obtained, which are larger in L-serine than in L-threonine. Dehydration of the amino acids is observed, rising with the temperature and salt molality. The data suggest that interactions between ions and charged/hydrophilic groups are predominant, and by applying the McMillan and Mayer formalism, it was concluded that they are mainly pair wise. The combination of the data presented in this study with solubility and molecular dynamics data suggests a stronger interaction of the ammonium cation with the zwitterionic centers of the amino acids when compared to the interactions of those centers with the sulfate anion.

Detecting KaiC Phosphorylation Rhythms of the Cyanobacterial Circadian Oscillator In Vitro and In Vivo

The central oscillator of the cyanobacterial circadian clock is unique in the biochemical simplicity of its components and the robustness of the oscillation. The oscillator is composed of three cyanobacterial proteins: KaiA, KaiB, and KaiC. If very pure preparations of these three proteins are mixed in a test tube in the right proportions and with ATP and MgCl2, the phosphorylation states of KaiC will oscillate with a circadian period, and these states can be analyzed simply by SDS-PAGE. The purity of the proteins is critical for obtaining robust oscillation. Contaminating proteases will destroy oscillation by degradation of Kai proteins, and ATPases will attenuate robustness by consumption of ATP. Here, we provide a detailed protocol to obtain pure recombinant proteins from Escherichia coli to construct a robust cyanobacterial circadian oscillator in vitro. In addition, we present a protocol that facilitates analysis of phosphorylation states of KaiC and other phosphorylated proteins from in vivo samples.

Caractérisation de l’activité transcriptionnelle antivirale et immunorégulatrice dépendante de STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1, induite par la costimulation par TNF

Les cellules épithéliales pulmonaires constituent la première ligne de défense face aux virus respiratoires via la sécrétion de mucus, de peptides, de cytokines et chimiokines qui déterminent l'élimination ou la progression de l’infection. Les principales cytokines antivirales produites par les cellules épithéliales alvéolaires (AEC) sont les interférons (IFN) type I (α/β) et III (λ). La liaison d’IFNβ à son récepteur induit une voie antivirale bien caractérisée qui aboutit à l’activation du complexe ISGF3 (STAT1, STAT2 et IRF9) qui permet la transcription de multiples gènes codant pour des protéines à activité antivirale et immunorégulatrice. Il a récemment été démontré que la costimulation des cellules épithéliales pulmonaires par l’IFNβ et le Tumor Necrosis Factor α (TNFα), également produit lors d’une infection, synergisent pour induire un état antiviral tardif distinct. D’autre part, il a été montré que la synergie entre le TNFα et l'IFNβ induit une voie de signalisation impliquant STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1 permettant l’expression du gène DUOX2. Notre but est de déterminer l’importance de cette nouvelle voie de signalisation induite par la costimulation du TNFα+IFNβ, impliquant STAT2 et IRF9 indépendamment de STAT1 dans la régulation d’un programme transcriptionnel antiviral et immunorégulateur tardif. Notre premier objectif est de déterminer si des gènes antiviraux et immunorégulateurs qui sont induits par la costimulation par TNFα+IFNβ sont dépendants de la voie STAT2/IRF9, indépendamment de STAT1. En utilisant la technique de qRT-PCR, nous avons identifié 3 gènes immunorégulateurs, CXCL10, IDO et APOBEC3G, induits de manière synergique en réponse à TNFα+IFNβ dans les cellules A549, un modèle de cellules épithéliales pulmonaires. Afin de confirmer que ces gènes sont induits indépendamment de STAT1, nous avons validé leur expression dans la lignée cellulaire U3A déficiente en STAT1. Par l'utilisation d'ARN interférants (ARNi) dirigés contre STAT2 et IRF9, nous avons confirmé que l’induction de ces gènes est dépendante de STAT2 et IRF9. Finalement, l’analyse de l’activité du promoteur de CXCL10 en réponse à TNFα+IFNβ par des essais rapporteurs luciférases a permis de montrer que la régulation se fait au niveau transcriptionnel. Notre deuxième objectif, est de déterminer si STAT6 pourrait remplacer STAT1 dans la voie de signalisation induite par TNFα+IFNβ. En effet, STAT6 est un inducteur connu de l’expression de DUOX2 en réponse à IL4+IL13. Contrairement à notre hypothèse, l’inhibition de STAT6 par ARNi augmente l’expression de DUOX2 en réponse à TNFα+IFNβ suggérant que STAT6 est un régulateur négatif. Nos résultats ont permis de comprendre de manière plus détaillée les mécanismes mis en place dans le développement d’une réponse antivirale. D’autre part, l’étude de l’effet de l’IFNβ et du TNFα est également pertinente pour les maladies chroniques inflammatoires et autoimmunes. De plus, nos résultats illustrent un nouveau paradigme concernant les mécanismes de signalisation cellulaire impliqués dans la synergie entre deux cytokines qui pourrait être applicable à des combinaisons de cytokines autres que TNFα+IFNβ.

Glycogen Synthase Kinase 3 Influences Cell Motility and Chemotaxis by Regulating Phosphatidylinositol 3 Kinase Localization in Dictyostelium discoideum

Glycogen Synthase Kinase 3 (GSK3), a serine/threonine kinase initially characterized in the context of glycogen metabolism, has been repeatedly realized as a multitasking protein that can regulate numerous cellular events in both metazoa and protozoa. I recently found GSK3 plays a role in regulating chemotaxis, a guided cell movement in response to an external chemical gradient, in one of the best studied model systems for chemotaxis - Dictyostelium discoideum. It was initially found that comparing to wild type cells, gsk3- cells showed aberrant chemotaxis with a significant decrease in both speed and chemotactic indices. In Dictyostelium, phosphatidylinositol 3,4,5-triphosphate (PIP3) signaling is one of the best characterized pathways that regulate chemotaxis. Molecular analysis uncovered that gsk3- cells suffer from high basal level of PIP3, the product of PI3K. Upon chemoattractant cAMP stimulation, wild type cells displayed a transient increase in the level of PIP3. In contrast, gsk3- cells exhibited neither significant increase nor adaptation. On the other hand, no aberrant dynamic of phosphatase and tensin homolog (PTEN), which antagonizes PI3K function, was observed. Upon membrane localization of PI3K, PI3K become activated by Ras, which will in turn further facilitate membrane localization of PI3K in an F-Actin dependent manner. The gsk3- cells treated with F-Actin inhibitor Latrunculin-A showed no significant difference in the PIP3 level. I also showed GSK3 affected the phosphorylation level of the localization domain of PI3K1 (PI3K1-LD). PI3K1-LD proteins from gsk3- cells displayed less phosphorylation on serine residues compared to that from wild type cells. When the potential GSK3 phosphorylation sites of PI3K1-LD were substituted with aspartic acids (Phosphomimetic substitution), its membrane localization was suppressed in gsk3- cells. When these serine residues of PI3K1-LD were substituted with alanine, aberrantly high level of membrane localization of the PI3K1-LD was monitored in wild type cells. Wild type, phosphomimetic, and alanine substitution of PI3K1-LD fused with GFP proteins also displayed identical localization behavior as suggested by the cell fraction studies. Lastly, I identified that all three potential GSK3 phosphorylation sites on PI3K1-LD could be phosphorylated in vitro by GSK3.

Caractérisation de l’activité transcriptionnelle antivirale et immunorégulatrice dépendante de STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1, induite par la costimulation par TNF

Les cellules épithéliales pulmonaires constituent la première ligne de défense face aux virus respiratoires via la sécrétion de mucus, de peptides, de cytokines et chimiokines qui déterminent l'élimination ou la progression de l’infection. Les principales cytokines antivirales produites par les cellules épithéliales alvéolaires (AEC) sont les interférons (IFN) type I (α/β) et III (λ). La liaison d’IFNβ à son récepteur induit une voie antivirale bien caractérisée qui aboutit à l’activation du complexe ISGF3 (STAT1, STAT2 et IRF9) qui permet la transcription de multiples gènes codant pour des protéines à activité antivirale et immunorégulatrice. Il a récemment été démontré que la costimulation des cellules épithéliales pulmonaires par l’IFNβ et le Tumor Necrosis Factor α (TNFα), également produit lors d’une infection, synergisent pour induire un état antiviral tardif distinct. D’autre part, il a été montré que la synergie entre le TNFα et l'IFNβ induit une voie de signalisation impliquant STAT2 et IRF9, mais indépendante de STAT1 permettant l’expression du gène DUOX2. Notre but est de déterminer l’importance de cette nouvelle voie de signalisation induite par la costimulation du TNFα+IFNβ, impliquant STAT2 et IRF9 indépendamment de STAT1 dans la régulation d’un programme transcriptionnel antiviral et immunorégulateur tardif. Notre premier objectif est de déterminer si des gènes antiviraux et immunorégulateurs qui sont induits par la costimulation par TNFα+IFNβ sont dépendants de la voie STAT2/IRF9, indépendamment de STAT1. En utilisant la technique de qRT-PCR, nous avons identifié 3 gènes immunorégulateurs, CXCL10, IDO et APOBEC3G, induits de manière synergique en réponse à TNFα+IFNβ dans les cellules A549, un modèle de cellules épithéliales pulmonaires. Afin de confirmer que ces gènes sont induits indépendamment de STAT1, nous avons validé leur expression dans la lignée cellulaire U3A déficiente en STAT1. Par l'utilisation d'ARN interférants (ARNi) dirigés contre STAT2 et IRF9, nous avons confirmé que l’induction de ces gènes est dépendante de STAT2 et IRF9. Finalement, l’analyse de l’activité du promoteur de CXCL10 en réponse à TNFα+IFNβ par des essais rapporteurs luciférases a permis de montrer que la régulation se fait au niveau transcriptionnel. Notre deuxième objectif, est de déterminer si STAT6 pourrait remplacer STAT1 dans la voie de signalisation induite par TNFα+IFNβ. En effet, STAT6 est un inducteur connu de l’expression de DUOX2 en réponse à IL4+IL13. Contrairement à notre hypothèse, l’inhibition de STAT6 par ARNi augmente l’expression de DUOX2 en réponse à TNFα+IFNβ suggérant que STAT6 est un régulateur négatif. Nos résultats ont permis de comprendre de manière plus détaillée les mécanismes mis en place dans le développement d’une réponse antivirale. D’autre part, l’étude de l’effet de l’IFNβ et du TNFα est également pertinente pour les maladies chroniques inflammatoires et autoimmunes. De plus, nos résultats illustrent un nouveau paradigme concernant les mécanismes de signalisation cellulaire impliqués dans la synergie entre deux cytokines qui pourrait être applicable à des combinaisons de cytokines autres que TNFα+IFNβ.

A biophysical model for valence-based navigational learning: the role of D-Serine

Recent experiments have revealed the fundamental importance of neuromodulatory action on activity-dependent synaptic plasticity underlying behavioral learning and spatial memory formation. Neuromodulators affect synaptic plasticity through the modification of the dynamics of receptors on the synaptic membrane. However, chemical substances other than neuromodulators, such as receptors co-agonists, can influence the receptors' dynamics and thus participate in determining plasticity. Here we focus on D-serine, which has been observed to affect the activity thresholds of synaptic plasticity by co-activating NMDA receptors. We use a computational model for spatial value learning with plasticity between two place cell layers. The D-serine release is CB1R mediated and the model reproduces the impairment of spatial memory due to the astrocytic CB1R knockout for a mouse navigating in the Morris water maze. The addition of path-constraining obstacles shows how performance impairment depends on the environment's topology. The model can explain the experimental evidence and produce useful testable predictions to increase our understanding of the complex mechanisms underlying learning.

An Asp49 Phospholipase A2 From Snake Venom Induces Cyclooxygenase-2 Expression And Prostaglandin E2 Production Via Activation Of Nf-κb, P38mapk, And Pkc In Macrophages.

Phospholipases A2 (PLA2) are key enzymes for production of lipid mediators. We previously demonstrated that a snake venom sPLA2 named MT-III leads to prostaglandin (PG)E2 biosynthesis in macrophages by inducing the expression of cyclooxygenase-2 (COX-2). Herein, we explored the molecular mechanisms and signaling pathways leading to these MT-III-induced effects. Results demonstrated that MT-III induced activation of the transcription factor NF-κB in isolated macrophages. By using NF-κB selective inhibitors, the involvement of this factor in MT-III-induced COX-2 expression and PGE2 production was demonstrated. Moreover, MT-III-induced COX-2 protein expression and PGE2 release were attenuated by pretreatment of macrophages with SB202190, and Ly294002, and H-7-dihydro compounds, indicating the involvement of p38MAPK, PI3K, and PKC pathways, respectively. Consistent with this, MT-III triggered early phosphorylation of p38MAPK, PI3K, and PKC. Furthermore, SB202190, H-7-dihydro, but not Ly294002 treatment, abrogated activation of NF-κB induced by MT-III. Altogether, these results show for the first time that the induction of COX-2 protein expression and PGE2 release, which occur via NF-κB activation induced by the sPLA2-MT-III in macrophages, are modulated by p38MAPK and PKC, but not by PI3K signaling proteins.

Ikkε Is Key To Induction Of Insulin Resistance In The Hypothalamus, And Its Inhibition Reverses Obesity.

IKK epsilon (IKKε) is induced by the activation of nuclear factor-κB (NF-κB). Whole-body IKKε knockout mice on a high-fat diet (HFD) were protected from insulin resistance and showed altered energy balance. We demonstrate that IKKε is expressed in neurons and is upregulated in the hypothalamus of obese mice, contributing to insulin and leptin resistance. Blocking IKKε in the hypothalamus of obese mice with CAYMAN10576 or small interfering RNA decreased NF-κB activation in this tissue, relieving the inflammatory environment. Inhibition of IKKε activity, but not TBK1, reduced IRS-1(Ser307) phosphorylation and insulin and leptin resistance by an improvement of the IR/IRS-1/Akt and JAK2/STAT3 pathways in the hypothalamus. These improvements were independent of body weight and food intake. Increased insulin and leptin action/signaling in the hypothalamus may contribute to a decrease in adiposity and hypophagia and an enhancement of energy expenditure accompanied by lower NPY and increased POMC mRNA levels. Improvement of hypothalamic insulin action decreases fasting glycemia, glycemia after pyruvate injection, and PEPCK protein expression in the liver of HFD-fed and db/db mice, suggesting a reduction in hepatic glucose production. We suggest that IKKε may be a key inflammatory mediator in the hypothalamus of obese mice, and its hypothalamic inhibition improves energy and glucose metabolism.

Blockade Of Renin-angiotensin System Prevents Micturition Dysfunction In Renovascular Hypertensive Rats.

Association between hypertension and bladder symptoms has been described. We hypothesized that micturition dysfunction may be associated with renin-angiotensin system (RAS) acting in urethra. The effects of the anti-hypertensive drugs losartan (AT1 antagonist) and captopril (angiotensin-converting enzyme inhibitor) in comparison with atenolol (β1-adrenoceptor antagonist independently of RAS blockade) have been investigated in bladder and urethral dysfunctions during renovascular hypertension in rats. Two kidney-1 clip (2K-1C) rats were treated with losartan (30 mg/kg/day), captopril (50mg/kg/day) or atenolol (90 mg/kg/day) for eight weeks. Cystometric study, bladder and urethra smooth muscle reactivities, measurement of cAMP levels and p38 MAPK phosphorylation in urinary tract were determined. Losartan and captopril markedly reduced blood pressure in 2K-1C rats. The increases in non-voiding contractions, voiding frequency and bladder capacity in 2K-1C rats were prevented by treatments with both drugs. Likewise, losartan and captopril prevented the enhanced bladder contractions to electrical-field stimulation (EFS) and carbachol, along with the impaired relaxations to β-adrenergic-cAMP stimulation. Enhanced neurogenic contractions and impaired nitrergic relaxations were observed in urethra from 2K-1C rats. Angiotensin II also produced greater urethral contractions that were accompanied by higher phosphorylation of p38 MAPK in urethral tissues of 2K-1C rats. Losartan and captopril normalized the urethral dysfunctions in 2K-1C rats. In contrast, atenolol treatment largely reduced the blood pressure in 2K-1C rats but failed to affect the urinary tract smooth muscle dysfunction. The urinary tract smooth muscle dysfunction in 2K-1C rats takes place by local RAS activation irrespective of levels of arterial blood pressure.