Exploration d’un modèle d’étude simplifié de la spermiogenèse par l’utilisation de la levure à fission

Résumé: Les cellules germinales mâles remodèlent leur chromatine pour compacter leur noyau afin de protéger leur matériel génétique et assurer un transit optimal vers le gamète femelle. Il a été démontré que tous les spermatides de plusieurs mammifères, incluant l’homme et la souris, présentaient ce mécanisme de remodelage de la chromatine. Celui-ci est caractérisé par une augmentation transitoire de cassures d’ADN dont une quantité importante sont bicaténaires. Ce remodelage chromatinien a été étudié et semble être conservé chez plusieurs espèces, allant de l’algue à l’humain. Dans le contexte de la recherche fondamentale sur le phénomène de la spermiogenèse, il devient parfois très difficile d’investiguer certains aspects importants en vertu de l’impossibilité de réaliser des manipulations génétiques simples. Il est donc impératif de développer un nouveau modèle d’étude plus permissif afin de palier à ces difficultés encourues. Comme le processus de maturation des spores chez la levure à fission présente de grandes similitudes avec la spermiogenèse des mammifères, l’utilisation d’un modèle d’étude basé sur la sporulation de la levure à fission Schizosaccharomyces pombe a été proposée comme modèle comparatif de la spermatogenèse murine. À la suite de la synchronisation de la méiose de la souche S. pombe pat1-114, des analyses d’électrophorèse en champ pulsé (PFGE) et de qTUNEL ont permis de déterminer la présence de cassures bicaténaires transitoires de l’ADN lors de la maturation post-méiotique des ascospores nouvellement formés (t>7h). Des analyses par immunobuvardages dirigés contre le variant d’histones H2AS129p suggère la présence d’un remodelage chromatinien postméiotique dix heures suivant l’induction de la méiose, corroborant le modèle murin. Enfin, des analyses protéomiques couplées à l’analyse par spectrométrie de masse ont permis de proposer l’endonucléase Pnu1 comme candidat potentiellement responsable des cassures bicaténaires transitoires dans l’ADN des ascospores en maturation. En somme, bien que le processus de maturation des spores soit encore bien méconnu, quelques parallèles peuvent être tracés entre la maturation des ascospores de la levure à fission et la spermiogenèse des eucaryotes supérieurs. En identifiant un modèle simple du remodelage chromatinien au niveau de la spermiogenèse animale, on s’assurerait ainsi d’un outil beaucoup plus malléable et versatile pour l’étude fondamentale des événements survenant lors de la spermiogenèse humaine.

Analiza proteomiczna kompleksów tworzonych przez białko hDPY30 w komórkach ludzkich

Wydział Biologii

A decrease in dkk1, a Wnt inhibitor, contributes to placental and fetal lipid accumulation in an obesity-prone rat model

Placenta, as the sole transport mechanism between mother and fetus, links the maternal physical state and the immediate and life-long outcomes of the offspring. The present study examined the mechanisms behind the effect of maternal obesity on placental lipid accumulation and metabolism. Pregnant Obese Prone (OP) and Obese Resistant (OR) rat strains were fed a control diet throughout gestation. Placentas were collected on gestational d21 for analysis and frozen placental sections were analyzed for fat accumulation as well as β-Catenin and Dkk1 localization. Additionally, DKK1 was overexpressed in JEG3 trophoblast cells, followed by treatment with NEFA and Oil Red O stain quantification and mRNA analysis to determine the relationship between placental DKK1 and lipid accumulation. Maternal plasma and placental NEFA and TG were elevated in OP dams, and offspring of OP dams were smaller than OR. Placental Dkk1 mRNA content was 4-fold lower in OP placentas, and there was a significant increase in β-Catenin accumulation as well as mRNA content of fat transport and TG synthesis enzymes, including Ppar-delta, Fatp1, Fat/Cd36, Lipin1, and Lipin3. There was significant lipid accumulation within the decidual zones in OP but not OR placentas, and the thickness of the decidual and junctional zones was significantly smaller in OP than OR placentas. Overexpression of DKK1 in JEG3 cells decreased lipid accumulation and the mRNA content of PPAR-Delta, FATP1, FAT/CD36, LIPIN1, and LIPIN3. Our results indicate that Dkk1 may be regulating placental lipid metabolism through Wnt-mediated mechanisms. Additionally, recent studies have suggested that maternal obesity may also program early development of non-alcoholic fatty liver disease (NAFLD), rates of which have correlated with the increase in the obesity epidemic. In the current study, livers of OP offspring had significantly increased TG content (P<0.05) and lipid accumulation when compared to offspring of OR dams. Additionally, hepatic Dkk1 mRNA content was significantly decreased in OP livers when compared to OR (P<0.05), and treating H4IIECR rat hepatocyte cells with NEFA showed that Dkk1 mRNA was also decreased in NEFA-treated cells (P<0.05) that also had lipid accumulation. Chromatin Immunoprecipitation (ChIP) analysis of the Dkk1 promoter in fetal livers showed a pattern of histone modifications associated with decreased gene transcription in OP offspring, which agrees with our gene expression data. These results demonstrate that the hepatic Dkk1 gene is epigenetically regulated via histone modification in neonatal offspring in the current model of gestational obesity, and future studies will be needed to determine whether these changes contribute to excessive hepatic lipid accumulation in offspring of obese dams.

Análise de expressão de genes da família SETD em leucemia linfocítica crônica

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Ciências da Saúde, Programa de Pós-Graduação em Ciências da Saúde, 2015.

Dual regulation of P-glycoprotein expression by Trichostatin A in cancer cell lines

Background. It has been reported that the histone deacetylase inhibitor (iHDAc) trichostatin A (TSA) induces an increase in MDR1 gene transcription (ABCB1). This result would compromise the use of iHDACs in combination with other cytotoxic agents that are substrates of P-glycoprotein (Pgp). It has also been reported the use of alternative promoters by the ABCB1 gene and the existence of a traslational control of Pgp protein. Finally, the ABCB1 gene is located in a genetic locus with the nested gene RUNDC3B in the complementary DNA strand, raising the possibility that RUNDC3B expression could interfere with ABCB1 alternative promoter regulation. Methods. A combination of RT-PCR, real time RT-PCR, Western blot and drug accumulation assays by flow cytometry have been used in this study. Results. The iHDACs-induced increase in MDR1 mRNA levels is not followed by a subsequent increase in Pgp protein levels or activity in several pancreatic and colon carcinoma cell lines, suggesting a traslational control of Pgp in these cell lines. In addition, the MDR1 mRNA produced in these cell lines is shorter in its 5' end that the Pgp mRNA produced in cell lines expressing Pgp protein. The different size of the Pgp mRNA is due to the use of alternative promoters. We also demonstrate that these promoters are differentially regulated by TSA. The translational blockade of Pgp mRNA in the pancreatic carcinoma cell lines could be related to alterations in the 5' end of the MDR1 mRNA in the Pgp protein expressing cell lines. In addition, we demonstrate that the ABCB1 nested gene RUNDC3B expression although upregulated by TSA is independent of the ABCB1 alternative promoter used. Conclusions. The results show that the increase in MDR1 mRNA expression after iHDACs treatment is clinically irrelevant since this mRNA does not render an active Pgp protein, at least in colon and pancreatic cancer cell lines. Furthermore, we have demonstrated that TSA in fact, differentially regulates both ABCB1 promoters, downregulating the upstream promoter that is responsible for active P-glycoprotein expression. These results suggest that iHDACs such as TSA may in fact potentiate the effects of antitumoral drugs that are substrates of Pgp. Finally, we have also demonstrate that TSA upregulates RUNDC3B mRNA independently of the ABCB1 promoter in use.

Análise metagenômica da microbiota de ambientes aquáticos do estado do Rio Grande do Norte - Brasil

The screening for genes in metagenomic libraries from soil creates opportunities to explore the enormous genetic and metabolic diversity of microorganisms. Rivers are ecosystems with high biological diversity, but few were examined using the metagenomic approach. With this objective, a metagenomic library was constructed from DNA soil samples collected at three different points along the Jundiaí-river (Rio Grande do Norte-Brazil). The points sampled are from open area, rough terrain and with the direct incidence of sunlight. This library was analyzed functionally and based in sequence. For functional analysis Luria-Bertani solid medium (LB) with NaCl concentration varied from 0.17M to 0.85M was used for functional analysis. Positives clones resistant to hypersaline medium were obtained. The recombinant DNAs were extracted and transformed into Escherichia coli strain DH10B and survival curves were obtained for quantification of abiotic stress resistance. The sequences of clones were obtained and submitted to the BLASTX tool. Some clones were found to hypothetical proteins of microorganisms from both Archaea and Bacteria division. One of the clones showed a complete ORF with high similarity to glucose-6-phosphate isomerase which participates in the synthesis of glycerol pathway and serves as a compatible solute to balance the osmotic pressure inside and outside of cells. Subsequently, in order to identify genes encoding osmolytes or enzymes related halotolerance, environmental DNA samples from the river soil, from the water column of the estuary and ocean were collected and pyrosequenced. Sequences of osmolytes and enzymes of different microorganisms were obtained from the UniProt and used as RefSeqs for homology identification (TBLASTN) in metagenomic databases. The sequences were submitted to HMMER for the functional domains identification. Some enzymes were identified: alpha-trehalose-phosphate synthase, L-ectoina synthase (EctC), transaminase L-2 ,4-diaminobutyric acid (EctB), L-2 ,4-diaminobutyric acetyltransferase (EctA), L-threonine 3 dehydrogenase (sorbitol pathway), glycerol-3-phosphate dehydrogenase, inositol 3-phosphate dehydrogenase, chaperones, L-proline, glycine betaine binding ABC transporter, myo-inositol-1-phosphate synthase protein of proline simportadora / PutP sodium-and trehalose-6-phosphate phosphatase These proteins are commonly related to saline environments, however the identification of them in river environment is justified by the high salt concentration in the soil during prolonged dry seasons this river. Regarding the richness of the microbiota the river substrate has an abundance of halobacteria similar to the sea and more than the estuary. These data confirm the existence of a specialized response against salt stress by microorganisms in the environment of the Jundiaí river

Septic Shock Sera Containing Circulating Histones Induce Dendritic Cell–Regulated Necrosis in Fatal Septic Shock Patients

International audience

Étude fonctionnelle d’un nouveau complexe multi-enzymatique régulant l’épigénome

L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.

Friedreich Ataxia

Friedreich ataxia (FRDA) is an autosomal recessive disease characterized by progressive neurological and cardiac abnormalities. It has a prevalence of around 2×10⁵ in whites, accounting for more than one-third of the cases of recessively inherited ataxia in this ethnic group. FRDA may not exist in nonwhite populations.The first symptoms usually appear in childhood, but age of onset may vary from infancy to adulthood. Atrophy of sensory and cerebellar pathways causes ataxia, dysarthria, fixation instability, deep sensory loss, and loss of tendon reflexes. Corticospinal degeneration leads to muscular weakness and extensor plantar responses. A hypertrophic cardiomyopathy may contribute to disability and cause premature death. Other common problems include kyphoscoliosis, pes cavus, and, in 10% of patients, diabetes mellitus.The FRDA gene (FXN) encodes a small mitochondrial protein, frataxin, which is produced in insufficient amounts in the disease, as a consequence of the epigenetic silencing of the gene triggered by a GAA triplet repeat expansion in the first intron of the gene. Frataxin deficiency results in impaired iron-sulfur cluster biogenesis in mitochondria, in turn leading to widespread dysfunction of iron-sulfur center containing enzymes (in particular respiratory complexes I, II and III, and aconitase), impaired iron metabolism, oxidative stress, and mitochondrial dysfunction. Therapy aims to restore frataxin levels or to correct the consequences of its deficiency.

Design, synthesis and antiproliferative activity of hydroxyacetamide derivatives against HeLa cervical carcinoma cell and breast cancer cell line

Purpose: To design and develop a new series of histone deacetylase inhibitors (FP1 - FP12) and evaluate their inhibitory activity against hydroxyacetamide (HDAC) enzyme mixture-derived HeLa cervical carcinoma cell and MCF-7. Methods: The designed molecules (FP1 - FP12) were docked using AUTODOCK 1.4.6. FP3 and FP8 showed higher interaction comparable to the prototypical HDACI. The designed series of 2-[[(3- Phenyl/substituted Phenyl-[4-{(4-(substituted phenyl)ethylidine-2-Phenyl-1,3-Imidazol-5-One}](-4H- 1,2,4-triazol-5-yl)sulfanyl]-N-hydroxyacetamide derivatives (FP1-FP12) was synthesized by merging 2- [(4-amino-3-phenyl-4H- 1, 2, 4-triazol-5-yl) sulfanyl]-N-hydroxyacetamide and 2-{[4-amino-3-(2- hydroxyphenyl)-4H-1,2, 4-triazol-5-yl]sulfanyl}-N hydroxyacetamide derivatives with aromatic substituted oxazolone. The biological activity of the synthesized molecule (FP1-FP12) was evaluated against HDAC enzyme mixture-derived HeLa cervical carcinoma cell and breast cancer cell line (MCF-7). Results: HDAC inhibitory activity of FP10 showed higher IC50 (half-maximal concentration inhibitory activity) of 0.09 μM, whereas standard SAHA molecule showed IC50 of 0.057 μM. On the other hand, FP9 exhibited higher GI50 (50 % of maximal concentration that inhibited cell proliferation) of 22.8 μM against MCF-7 cell line, compared with the standard, adriamycin, with GI50 of (-) 50.2 μM. Conclusion: Synthesis, spectral characterization, and evaluation of HDAC inhibition activity and in vitro anticancer evaluation of novel hydroxyacetamide derivatives against MCF-7 cell line have been achieved. The findings indicate the emergence of potentialanticancer compounds.

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.

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.

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.

Innovative therapeutic approaches for the atrophic Age-related Macular Degeneration (“dry” AMD)

Age related macular degeneration (AMD) is a major concern regarding blindness in the world. In western countries, where visual alterations due to minor pathologies as cataract and uncorrected refractive errors are easily resolved, AMD represent the main cause of blindness. Of the two existing forms of the disease, while the neovascular is more aggressive and progress quickly, geographic atrophy is the one still lacking an appropriate therapy. My PhD program was focused on investigating AMD features, trying to understand if some approaches I tested could be able to provide some suggestion about potential future therapies on “dry” AMD. In my research I developed three main projects. The most important part of the work regards the study of integrins and their fundamental role in cell adhesion in a context of interaction between retinal pigmented epithelium (RPE) and immune cells. I investigated how co-culture of these different cell lines can lead to simulate an inflammatory state inducing cell signaling, cytokine production and cell death. The use of integrin antagonists developed in our laboratory, showed how these effects can be reverted. A secondary approach regards the use of antioxidants and their role in epigenetic modifications in ARPE-19 cells to investigate how these compounds might exert their well-known protective role on AMD. Commonly used antioxidants as Lutein and Quercetin do not induce clear epigenetic modifications through histone H3 acetylation indicating only a limited involvement.