Structure and Mode of Action of Microplusin, a Copper II-chelating Antimicrobial Peptide from the Cattle Tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus

Microplusin, a Rhipicephalus (Boophilus) microplus antimicrobial peptide (AMP) is the first fully characterized member of a new family of cysteine-rich AMPs with histidine-rich regions at the N and C termini. In the tick, microplusin belongs to the arsenal of innate defense molecules active against bacteria and fungi. Here we describe the NMR solution structure of microplusin and demonstrate that the protein binds copper II and iron II. Structured as a single alpha-helical globular domain, microplusin consists of five alpha-helices: alpha 1 (residues Gly-9 to Arg-21), alpha 2 (residues Glu-27 to Asn-40), alpha 3 (residues Arg-44 to Thr-54), alpha 4 (residues Leu-57 to Tyr-64), and alpha 5 (residues Asn-67 to Cys-80). The N and C termini are disordered. This structure is unlike any other AMP structures described to date. We also used NMR spectroscopy to map the copper binding region on microplusin. Finally, using the Gram-positive bacteria Micrococcus luteus as a model, we studied of mode of action of microplusin. Microplusin has a bacteriostatic effect and does not permeabilize the bacterial membrane. Because microplusin binds metals, we tested whether this was related to its antimicrobial activity. We found that the bacteriostatic effect of microplusin was fully reversed by supplementation of culture media with copper II but not iron II. We also demonstrated that microplusin affects M. luteus respiration, a copper-dependent process. Thus, we conclude that the antibacterial effect of microplusin is due to its ability to bind and sequester copper II.

(1)H, (15)N and (13)C assignments of the Rhipicephalus (Boophilus) microplus anti-microbial peptide microplusin

Microplusin, a Rhipicephalus (Boophilus) microplus anti-microbial peptide (AMP) is the first member of a new family of cysteine-rich AMPs with histidine-rich regions at the N- and C-termini, which is being fully characterized by biophysical and biochemical methods. Here we report the NMR resonance assignments for (1)H, (15)N, and (13)C nuclei in the backbone and side chains of the microplusin as basis for further studies of structure, backbone dynamics and interactions mapping.

Worldwide sequence conservation of transmission-blocking vaccine candidate Pvs230 in Plasmodium vivax

Pfs230, surface protein of gametocyte/gamete of the human malaria parasite, Plasmodium falciparum, is a prime candidate of malaria transmission-blocking vaccine. Plasmodium vivax has an ortholog of Pfs230 (Pvs230), however, there has been no study in any aspects on Pvs230 to date. To investigate whether Pvs230 can be a vivax malaria transmission-blocking vaccine, we performed evolutionary and population genetic analysis of the Pvs230 gene (pvs230: PVX_003905). Our analysis of Pvs230 and its orthologs in eight Plasmodium species revealed two distinctive parts: an interspecies variable part (IVP) containing species-specific oligopeptide repeats at the N-terminus and a 7.5 kb interspecies conserved part (ICP) containing 14 cysteine-rich domains. Pvs230 was closely related to its orthologs, Pks230 and Pcys230, in monkey malaria parasites. Analysis of 113 pvs230 sequences obtained from worldwide, showed that nucleotide diversity is remarkably low in the non-repeat 8-kb region of pvs230 (theta pi = 0.00118) with 77 polymorphic nucleotide sites, 40 of which results in amino acid replacements. A signature of purifying selection but not of balancing selection was seen on pvs230. Functional and/or structural constraints may limit the level of polymorphism in pvs230. The observed limited polymorphism in pvs230 should ground for utilization of Pvs230 as an effective transmission-blocking vaccine. (C) 2011 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Genetic Diversity of a Brazilian Strain Collection of Xanthomonas citri subsp citri Based on the Type III Effector Protein Genes

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The Saccharomyces cerevisiae COQ10 gene encodes a START domain protein required for function of coenzyme Q in respiration

Deletion of the Saccharomyces cerevisiae gene YOL008W, here referred to as COQ10, elicits a respiratory defect as a result of the inability of the mutant to oxidize NADH and succinate. Both activities are restored by exogenous coenzyme Q(2). Respiration is also partially rescued by COQ2, COQ7, or COQ8/ABC1, when these genes are present in high copy. Unlike other coq mutants, all of which lack Q(6), the coq10 mutant has near normal amounts of Q(6) in mitochondria. Coq10p is widely distributed in bacteria and eukaryotes and is homologous to proteins of the aromatic-rich protein family Pfam03654 and to members of the START domain superfamily that have a hydrophobic tunnel implicated in binding lipophilic molecules such as cholesterol and polyketides. Analysis of coenzyme Q in polyhistidine-tagged Coq10p purified from mitochondria indicates the presence 0.032-0.034 mol of Q(6)/mol of protein. We propose that Coq10p is a Q(6)-binding protein and that in the coq10 mutant Q(6) it is not able to act as an electron carrier, possibly because of improper localization.

Caracterização da variabilidade de genes relacionados ao desenvolvimento muscular, fertilidade e temperamento em equinos da raça mangalarga

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Diversidade genética de espécies de Xanthomonas patogênicas a citros baseada em genes avr e leucine protein

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Pseudechis guttatus venom proteome: Insights into evolution and toxin clustering

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Venomics of the Australian eastern brown snake (Pseudonaja textilis): detection of new venom proteins and splicing variants

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Überexpression und Charakterisierung des extrazellulären Teils der humanen alpha-Sekretase ADAM10

„ÜBEREXPRESSION UND CHARAKTERISIERUNG DES EXTRAZELLULÄREN TEILS DER HUMANEN alpha-SEKRETASE ADAM10“ ALEXANDRA LEPTICH Im Rahmen dieser Arbeit wurden zwei enzymatisch aktive lösliche Proteinvarianten der humanen alpha-Sekretase ADAM10 in Insektenzellen exprimiert, gereinigt und charakterisiert. Dabei entsprach eine der löslichen ADAM10-Varianten dem extrazellulären Bereich des Typ-I-Membranproteins, d.h. ihr fehlte die Transmembran- und cytoplasmatische Domäne. Die zweite Variante stimmt mit einer im menschlichen Gehirn auf mRNA-Ebene nachgewiesenen Splicevariante überein, die zusätzlich noch durch das Fehlen der Cystein-reichen Domäne gekennzeichnet ist. Die alpha-Sekretase ADAM10 spielt eine wichtige Rolle bei der nicht-amyloidogenen Prozessierung des Amyloid-Vorläufer-Proteins (APP). Dabei erfolgt dessen Spaltung innerhalb der beta-Amyloidsequenz, so dass die Produktion von Abeta-Peptiden und damit die Bildung von Amyloid-Plaques während der Alzheimer’schen Erkrankung verhindert wird. Nach der Expression der beiden löslichen ADAM10-Proteine in Insektenzellen erfolgte die Reinigung der prozessierten und damit reifen Enzymform der jeweiligen ADAM10-Proteinvariante mittels Lektin-Affinitätschromatographie. Die anschließende Charakterisierung der beiden löslichen ADAM10-Proteine erfolgte durch einen auf HPLC-Analyse basierenden Enzymtest. Dabei wurden verschiedene sich von der beta-Amyloid-Sequenz ableitenden Peptidsubstrate in vitro eingesetzt, die zum einen den Aminosäuren 11-28 der Abeta-Sequenz, zum anderen dem kompletten Abeta40-Peptid entsprachen und damit die charakteristische alpha-Sekretasespaltstelle des Amyloid-Vorläufer-Proteins enthielten. Des Weiteren kamen jeweils entsprechende Peptidsubstrate zum Einsatz, die an den Positionen 21 und 22 der Abeta- Peptidsequenz vorkommenden Mutationen trugen. Die gewählten Abeta-Substrate konnten durch die löslichen Varianten der alpha-Sekretase ADAM10 an der alpha-Sekretasestelle gespalten werden. Dabei konnte bei den Abeta11-28-Peptiden deutlich die in der Literatur beschriebene Abhängigkeit der Spaltung von der a-helicalen Struktur des Substrats beobachtet werden, während bei den längeren Abeta40-Peptide diesbezüglich kein Zusammenhang hergestellt werden konnte. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass ADAM10 hauptsächlich als alpha-Sekretase wirkt, weniger als ein Abeta-degradierendes Enzym. Ferner konnte unter Verwendung entsprechender muriner und humaner Abeta-Peptide eine verstärkte Spaltung der murinen Substrate Abeta1-28 und Abeta1-40 durch den extrazellulären Teil von ADAM10 in vitro gezeigt werden. Dieser Versuch bestätigt die Annahme, dass es bei Nagetieren durch die Bevorzugung der nichtamyloidogenen Prozessierung von APP durch die alpha-Sekretase ADAM10 zu keiner Bildung von Amyloid-Plaques kommt. Ein Einfluss auf die Spaltung von membrangebundenem APP und damit der Bildung von neuroprotektivem sAPPalpha durch die löslichen ADAM10-Proteine konnte im Zellsystem nicht beobachtet werden. Vielmehr scheint hier die Membranverankerung von Enzym und Substrat eine wichtige Voraussetzung zu bilden. Des Weiteren konnten die löslichen ADAM10-Proteine durch ein für die Inhibierung von ADAM10 spezifische Hydroxamat-Derivat in ihrer enzymatischen Aktivität gehemmt werden. Die exprimierten ADAM10-Proteine weisen die charakteristischen Eigenschaften der alpha-Sekretase ADAM10 auf, wobei deutlich wurde, dass das Fehlen der Cystein-reichen Domäne keinen Einfluss auf die Fähigkeit der katalytischen Domäne zur Substrat- und Inhibitorbindung hatte. Auch die Stabilität des Enzyms wurde durch das Fehlen der Domäne nicht negativ beeinträchtigt. Eine wichtige Aufgabe stellt nun der Nachweis der löslichen ADAM10-Proteine sowie die Identifizierung ihrer potentiellen Substrate und deren Lokalisation in vivo dar.

Die Rolle von Chemokinrezeptor CXCR4 und Connective Tissue Growth Factor innerhalb der Tumor-Stroma-Interaktion in der akuten myeloischen Leukämie

Die akute myeloische Leukämie (AML) ist eine heterogene Erkrankung der hämatopoetischen Vorläuferzelle, die durch unkontrollierte Vermehrung und ein reduziertes Differenzierungsverhalten gekennzeichnet ist. Aufgrund von Therapieresistenzen und häufig vorkommenden Rückfällen ist die AML mit einer schlechten Langzeitprognose verbunden. Neue Studienergebnisse zeigen, dass leukämische Zellen einer hierarchischen Ordnung unterliegen, an deren Spitze die leukämische Stammzelle (LSC) steht, welche den Tumor speist und ähnliche Charakteristika besitzt wie die hämatopoetische Stammzelle. Die LSC nutzt den Kontakt zu Zellen der hämatopoetischen Nische des Knochenmarks, um die erste Therapie zu überdauern und Resistenzen zu erwerben. Neue Therapieansätze versuchen diese Interaktion zwischen leukämischen Zellen und supportiv wirkenden Stromazellen anzugreifen. rnrnIn dieser Arbeit sollte die Bedeutung des CXC-Motiv Chemokinrezeptors Typ 4 (CXCR4) und des Connective Tissue Growth Factors (CTGF) innerhalb der AML-Stroma-Interaktion untersucht werden. CXCR4, der in vivo dafür sorgt, dass AML-Zellen in der Nische gehalten und geschützt werden, wurde durch den neuwertigen humanen CXCR4-spezifischen Antikörper BMS-936564/MDX-1338 in AML-Zelllinien und Patientenzellen in Zellkulturversuchen blockiert. Dies induzierte Apoptose sowie Differenzierung und führte in Kokulturversuchen zu einer Aufhebung des Stroma-vermittelten Schutzes gegenüber der Chemotherapie. Für diese Effekte musste teilweise ein sekundärer Antikörper verwendet werden, der die CXCR4-Moleküle miteinander kreuzvernetzt.rnDie Auswertung eines quantitativen Real time PCR (qPCR)-Arrays ergab, dass CTGF in der AML-Zelllinie Molm-14 nach Kontakt zu Stromazellen hochreguliert wird. Diese Hochregulation konnte in insgesamt drei AML-Zelllinien sowie in drei Patientenproben in qPCR- und Western Blot-Versuchen bestätigt werden. Weitere Untersuchungen zeigten, dass diese Hochregulation (i) unabhängig von der Stromazelllinie ist, (ii) den direkten Kontakt zum Stroma benötigt und (iii) auch unter hypoxischen Bedingungen, wie sie innerhalb des Knochenmarks vorherrschen, stattfindet. Der durch Zell-Zell- oder Zell-Matrix-Kontakt gesteuerte Hippo-Signalweg konnte aus folgenden Gründen als möglicher upstream-Regulationsmechanismus identifiziert werden: (i) Dessen zentraler Transkriptions-Kofaktor TAZ wurde in kokultivierten Molm-14-Zellen stabilisiert, (ii) der shRNA-gesteuerte Knockdown von TAZ führte zu einer reduzierten CTGF-Hochregulation, (iii) CTGF wurde in Abhängigkeit von der Zelldichte reguliert, (iv) Cysteine-rich angiogenic inducer 61 (Cyr61), ein weiteres Zielgen von TAZ, wurde in kokultivierten AML-Zellen ebenfalls verstärkt exprimiert. Der Knockdown von CTGF führte in vitro zu einer partiellen Aufhebung der Stroma-vermittelten Resistenz und die Blockierung von CTGF durch den Antikörper FG-3019 wirkte im AML-Mausmodell lebensverlängernd. rn rnDie Rolle von CTGF in der AML ist bisher nicht untersucht. Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass CTGF ein interessantes Therapieziel in der AML darstellt. Es bedarf weiterer Untersuchungen, um die Bedeutung von CTGF in der Tumor-Stroma-Interaktion näher zu charakterisieren und nachgeschaltete Signalwege zu identifizieren.

Increased level of antibodies cross-reacting with Ves v 5 and CRISP-2 in MAR-positive patients

Anti-sperm antibodies (ASA) have been described to be involved in immunological infertility. A possible antigen for ASA is the human cysteine-rich secretory protein 2 (CRISP-2), a sperm surface protein important in sperm-oocyte interaction. Furthermore, anti-CRISP-2 antibodies were shown to decrease fertility rates in vitro. Recently, we have reported cross-reacting antibodies recognizing CRISP-2 and antigen 5 from yellow jacket venom (Ves v 5) in human serum.

Molecular characterization of the porcine deleted in malignant brain tumors 1 gene (DMBT1)

The human gene deleted in malignant brain tumors 1 (DMBT1) is considered to play a role in tumorigenesis and pathogen defense. It encodes a protein with multiple scavenger receptor cysteine-rich (SRCR) domains, which are involved in recognition and binding of a broad spectrum of bacterial pathogens. The SRCR domains are encoded by highly homologous repetitive exons, whose number in humans may vary from 8 to 13 due to genetic polymorphism. Here, we characterized the porcine DMBT1 gene on the mRNA and genomic level. We assembled a 4.5 kb porcine DMBT1 cDNA sequence from RT-PCR amplified seminal vesicle RNA. The porcine DMBT1 cDNA contains an open reading frame of 4050 nt. The transcript gives rise to a putative polypeptide of 1349 amino acids with a calculated mass of 147.9 kDa. Compared to human DMBT1, it contains only four N-terminal SRCR domains. Northern blotting revealed transcripts of approximately 4.7 kb in size in the tissues analyzed. Analysis of ESTs suggested the existence of secreted and transmembrane variants. The porcine DMBT1 gene spans about 54 kb on chromosome 14q28-q29. In contrast to the characterized cDNA, the genomic BAC clone only contained 3 exons coding for N-terminal SRCR domains. In different mammalian DMBT1 orthologs large interspecific differences in the number of SRCR exons and utilization of the transmembrane exon exist. Our data suggest that the porcine DMBT1 gene may share with the human DMBT1 gene additional intraspecific variations in the number of SRCR-coding exons.

Homozygous Cys542-->Arg substitution in GPIIIa in a Swiss patient with type I Glanzmann's thrombasthenia

Glanzmann's thrombasthenia (GT) arises from a qualitative or quantitative defect in the GPIIb-IIIa complex (integrin alphaIIbbeta3), the mediator of platelet aggregation. We describe a patient in whom clinical and laboratory findings typical of type I GT were found together with a second pathology involving neurological and other complications symptomatic of tuberous sclerosis. Analysis of platelet proteins by Western blotting revealed trace amounts of normally migrating GPIIb and equally small amounts of GPIIIa of slightly slower than normal migration. Flow cytometry confirmed a much decreased binding to platelets of monoclonal antibodies to GPIIb, GPIIIa or GPIIb-IIIa, and an antibody to the alphav subunit also showed decreased binding. Nonradioactive PCR single-strand conformation polymorphism analysis followed by direct sequencing of PCR-amplified DNA fragments showed a homozygous point mutation (T to C) at nucleotide 1722 of GPIIIa cDNA and which led to a Cys542-->Arg substitution in the GPIIIa protein. The mutation gave rise to a HinP1 I restriction site in exon 11 of the GPIIIa gene and allele-specific restriction enzyme analysis of family members confirmed that a single mutated allele was inherited from each parent. This amino acid substitution presumably changes the capacity for disulphide bond formation within the cysteine-rich core region of GPIIIa and its study will provide new information on GPIIb-IIIa and alphavbeta3 structure and biosynthesis.

Sensitization to wasp venom does not induce autoantibodies leading to infertility

Antigenic cross-reactivity has been described between the venom allergen (antigen 5) and mammalian testis proteins. Based on an allergen database we have previously shown that allergens can be represented by allergen motifs. A motif group was found containing venom antigen 5 sequences from different vespids. Using an optimized amino acid profile based on antigen 5 sequences for searching cross-reactive proteins, three human semen proteins belonging to the family of cysteine-rich secretory proteins (hCRISP) were found in the Swiss Protein database. To analyze antigenic cross-reactivity between antigen 5 and hCRISPs, antigen 5 from yellow jacket venom (Ves v 5) and two hCRISPs (CRISP-2 and -3) were chosen and produced as recombinant proteins in E. coli. A correlation was found between antibodies reacting with rVes v 5 and rhCRISP-2, -3 in a small human sera population indicating the presence of cross-reactive antibodies in human serum. Using intravenous immunoglobulin (IVIg), a therapeutic multidonor IgG preparation, cross-reactive antibodies were isolated that recognize rVes v 5, hCRISP-2 and -3 suggesting the presence of common epitopes between Ves v 5 and hCRISPs. However this cross-reactivity seems not to be linked to allergy to wasp venom as we could show no correlation between increasing CAP-class IgE level to wasp venom and IgG to sperm extract and hCRISPs. These data suggest that higher sensitization to wasp venom does not induce more antibodies against autoantigens and might not represent a higher risk to develop autoantibodies leading to infertility.