Competition between noggin and bone morphogenetic protein 4 activities may regulate dorsalization during Xenopus development.

Bone morphogenetic protein 4 (BMP-4) induces ventral mesoderm but represses dorsal mesoderm formation in Xenopus embryos. We show that BMP-4 inhibits two signaling pathways regulating dorsal mesoderm formation, the induction of dorsal mesoderm (Spemann organizer) and the dorsalization of ventral mesoderm. Ectopic expression of BMP-4 RNA reduces goosecoid and forkhead-1 transcription in whole embryos and in activin-treated animal cap explants. Embryos and animal caps overexpressing BMP-4 transcribe high levels of genes expressed in ventral mesoderm (Xbra, Xwnt-8, Xpo, Mix.1, XMyoD). The Spemann organizer is ventralized in these embryos; abnormally high levels of Xwnt-8 mRNA and low levels of goosecoid mRNA are detected in the organizer. In addition, the organizer loses the ability to dorsalize neighboring ventral marginal zone to muscle. Overexpression of BMP-4 in ventral mesoderm inhibits its response to dorsalization signals. Ventral marginal zone explants ectopically expressing BMP-4 form less muscle when treated with soluble noggin protein or when juxtaposed to a normal Spemann organizer in comparison to control explants. Endogenous BMP-4 transcripts are downregulated in ventral marginal zone explants dorsalized by noggin, in contrast to untreated explants. Thus, while BMP-4 inhibits noggin protein activity, noggin downregulates BMP-4 expression by dorsalizing ventral marginal zone to muscle. Noggin and BMP-4 activities may control the lateral extent of dorsalization within the marginal zone. Competition between these two molecules may determine the final degree of muscle formation in the marginal zone, thus defining the border between dorsolateral and ventral mesoderm.

Regulation of the cyclin E gene by transcription factor E2F1.

A variety of results point to the transcription factor E2F as a critical determinant of the G1/S-phase transition during the cell cycle in mammalian cells, serving to activate the transcription of a group of genes that encode proteins necessary for DNA replication. In addition, E2F activity appears to be directly regulated by the action of retinoblastoma protein (RB) and RB-related proteins and indirectly regulated through the action of G1 cyclins and associated kinases. We now show that the accumulation of G1 cyclins is regulated by E2F1. E2F binding sites are found in both the cyclin E and cyclin D1 promoters, both promoters are activated by E2F gene products, and at least for cyclin E, the E2F sites contribute to cell cycle-dependent control. Most important, the endogenous cyclin E gene is activated following expression of the E2F1 product encoded by a recombinant adenovirus vector. These results suggest the involvement of E2F1 and cyclin E in an autoregulatory loop that governs the accumulation of critical activities affecting the progression of cells through G1.

Host factors LR1 and Sp1 regulate the Fp promoter of Epstein-Barr virus.

The Epstein-Barr virus EBNA-1 gene product is essential for latent replication of the virus. In transformed cells characterized by the most restricted patterns of viral latent gene expression, EBNA-1 transcription is driven from the Fp promoter. We have used genetic and biochemical techniques to study the promoter-proximal elements that regulate Fp expression in B cells. We show that a 114-bp fragment of DNA spanning the Fp "TATA" box functions as a remarkably active transcriptional regulatory element in B cells. Two host factors, Sp1 and LR1, regulate Fp transcription from the promoter-proximal region. Sp1 binds a single site just downstream of the TATA box, and LR1 binds two sites just upstream of the TATA box. Transcripts from both the viral genome and the minimal promoter initiate at the same unique site, and one function of LR1 at Fp is to direct initiation to this unique start site. In contrast to Sp1, which is ubiquitous, LR1 is present only in activated B cells and may contribute to cell-type-specific transformation by Epstein-Barr virus.

Comparative expressed-sequence-tag analysis of differential gene expression profiles in PC-12 cells before and after nerve growth factor treatment.

Nerve growth factor-induced differentiation of adrenal chromaffin PC-12 cells to a neuronal phenotype involves alterations in gene expression and represents a model system to study neuronal differentiation. We have used the expressed-sequence-tag approach to identify approximately 600 differentially expressed mRNAs in untreated and nerve growth factor-treated PC-12 cells that encode proteins with diverse structural and biochemical functions. Many of these mRNAs encode proteins belonging to cellular pathways not previously known to be regulated by nerve growth factor. Comparative expressed-sequence-tag analysis provides a basis for surveying global changes in gene-expression patterns in response to biological signals at an unprecedented scale, is a powerful tool for identifying potential interactions between different cellular pathways, and allows the gene-expression profiles of individual genes belonging to a particular pathway to be followed.

The role of cysteine proteases in hypoxia-induced rat renal proximal tubular injury.

The role of the lysosomal proteases cathepsins B and L and the calcium-dependent cytosolic protease calpain in hypoxia-induced renal proximal tubular injury was investigated. As compared to normoxic tubules, cathepsin B and L activity, evaluated by the specific fluorescent substrate benzyloxycarbonyl-L-phenylalanyl-L-arginine-7-amido-4-methylcoumarin, was not increased in hypoxic tubules or the medium used for incubation of hypoxic tubules in spite of high lactate dehydrogenase (LDH) release into the medium during hypoxia. These data in rat proximal tubules suggest that cathepsins are not released from lysosomes and do not gain access to the medium during hypoxia. An assay for calpain activity in isolated proximal tubules using the fluorescent substrate N-succinyl-Leu-Tyr-7-amido-4-methylcoumarin was developed. The calcium ionophore ionomycin induced a dose-dependent increase in calpain activity. This increase in calpain activity occurred prior to cell membrane damage as assessed by LDH release. Tubular calpain activity increased significantly by 7.5 min of hypoxia, before there was significant LDH release, and further increased during 20 min of hypoxia. The cysteine protease inhibitor N-benzyloxycarbonyl-Val-Phe methyl ester (CBZ) markedly decreased LDH release after 20 min of hypoxia and completely prevented the increase in calpain activity during hypoxia. The increase in calpain activity during hypoxia and the inhibitor studies with CBZ therefore supported a role for calpain as a mediator of hypoxia-induced proximal tubular injury.

A splice variant of alpha 6 integrin is associated with malignant conversion in mouse skin tumorigenesis.

The epithelial-specific integrin alpha 6 beta 4 is suprabasally expressed in benign skin tumors (papillomas) and is diffusely expressed in carcinomas associated with an increase in the proliferating compartment. Analysis of RNA samples by reverse transcriptase-PCR and DNA sequencing revealed that chemically or oncogenically induced papillomas (n = 8) expressed a single transcript of the alpha 6 subunit, identified as the alpha 6 A splice variant. In contrast, carcinomas (n = 13) expressed both alpha 6A and an alternatively spliced form, alpha 6B. Primary keratinocytes and a number of keratinocyte cell lines that vary in biological potential from normal skin, to benign papillomas, to well-differentiated slowly growing carcinomas exclusively expressed alpha 6A. However, I7, an oncogene-induced cell line that produces highly invasive carcinomas, expressed both alpha 6A and alpha 6B transcript and protein. The expression of alpha 6B in I7 cells was associated with increased attachment to a laminin matrix compared to cell lines exclusively expressing alpha 6A. Furthermore, introduction of an alpha 6B expression vector into a papilloma cell line expressing alpha 6A increased laminin attachment. When a papilloma cell line was converted to an invasive carcinoma by introduction of the v-fos oncogene, the malignant cells expressed both alpha 6A and alpha 6B, while the parent cell line and cells transduced with v-jun or c-myc, which retained the papilloma phenotype, expressed only alpha 6A. Comparative analysis of alpha 6B expression in cell lines and their derived tumors indicate that alpha 6B transcripts are more abundant in tumors than cell lines, and alpha 6B is expressed to a greater extent in poorly differentiated tumors. These results establish a link between malignant conversion and invasion of squamous tumor cells and the regulation of transcript processing of the alpha 6 beta 4 integrin.

Molecular cloning and expression of the 32-kDa subunit of human TFIID reveals interactions with VP16 and TFIIB that mediate transcriptional activation.

Transcription factor TFIID consists of TATA binding protein (TBP) and at least eight TBP-associated factors (TAFs). As TAFs are required for activated but not basal transcription, we have proposed that TAFs act as coactivators to mediate signals between activators and the basal transcription machinery. Here we report the cloning, expression, and biochemical characterization of the 32-kDa subunit of human (h) TFIID, termed hTAFII32. We find that hTAFII32 is the human homologue of Drosophila TAFII40. In vitro protein-protein interaction assays reveal that as observed with Drosophila TAFII40, hTAFII32 interacts with the C-terminal 39-amino acid activation domain of the acidic transactivator viral protein 16 (VP16) as well as with the general transcription factor TFIIB. Moreover, a partial recombinant TFIID complex containing hTAFII32 was capable of mediating in vitro transcriptional activation by the VP16 activation domain. These findings indicate that specific activator-coactivator interactions have been conserved between human and Drosophila and provide additional support for the function of these interactions in mediating transcriptional activation.

Infection of cells by varicella zoster virus: inhibition of viral entry by mannose 6-phosphate and heparin.

Envelope glycoproteins of varicella zoster virus (VZV) contain mannose 6-phosphate (Man6P) residues. We now report that Man6P competitively and selectively inhibits infection of cells in vitro by cell-free VZV; furthermore, dephosphorylation of VZV by exposure to alkaline phosphatase rapidly destroys infectivity. Cells are also protected from VZV in a concentration-dependent manner by heparin (ED50 = 0.23 micrograms/ml; 95% confidence limits = 0.16-0.26 microgram/ml) but not by chondroitin sulfate. Both heparin and Man6P are protective only when present about the time of inoculation. Heparin but not Man6P interferes with the attachment of VZV to cell surfaces; moreover, VZV binds to heparin-affinity columns. These data are compatible with a working hypothesis, whereby VZV attaches to cell surfaces by binding to a heparin sulfate proteoglycan. This binding stabilizes VZV, making possible a low-affinity interaction with another Man6P-dependent receptor, which is necessary for viral entry.

Efeitos da glutamina e taurina sobre a via de sinalização do NFκB em células Raw 264.7 estimuladas com LPS

O sistema imunológico preserva a integridade do organismo perante o ambiente que ele está inserido. As reações imunológicas são essenciais para controle e eliminação da infecção, no entanto se os mecanismos contra regulatórios da resposta imunológica forem superados, a homeostasia pode falhar levando a um desequilíbrio no processo de reparo do organismo, podendo causar danos, insuficiência de órgão e até a morte. Muitos estudos têm demonstrado a interação entre o sistema imunológico e os aminoácidos. Visto que a glutamina é utilizada como substrato energético para enterócitos, além de fornecer nitrogênio para síntese de purinas e pirimidinas para proliferação celular e a taurina participa da hemostasia, estabilização de membranas, mobilização de cálcio, além de ser importante agente antioxidante, nos propusemos nesse trabalho investigar os efeitos da glutamina e taurina sobre aspectos relacionados a resposta imunológica de células da linhagem Raw 264.7. Para tanto foram avaliadas: viabilidade celular; a capacidade proliferativa e o ciclo celular; a capacidade de síntese de citocinas: IL-1 α, IL-1β, IL-6, IL-10 e TNF-α e a expressão do fator de transcrição NFκB, bem como de seu inibidor IκBα. Foi possível observar aumento da viabilidade e proliferação celular para células tratadas com glutamina, entretanto não foi observado o mesmo efeito para taurina. Quando ambos aminoácidos foram associados, houve prevalência dos efeitos da glutamina. Observamos neste trabalho, que houve uma tendência da diminuição de expressão da relação de p-NFκB/NFκB quando se aumentou a concentração de glutamina. Paralelamente, o mesmo foi encontrado para relação p-IκB/IκB. Esses resultados corroboram com os resultados encontrados na produção das citocinas pró-inflamatórias IL-1α, Il-1β e TNF-α, uma vez que ao aumentarmos a concentração de glutamina bem como glutamina e taurina, observamos menor produção das mesmas. Complementarmente, encontramos resultados opostos para a citocina anti-inflamatória IL-10, a qual teve maior síntese em resposta ao aumento da concentração dos aminoácidos. Portanto concluímos que tanto a glutamina quanto a taurina possuem capacidade de modular aspectos da resposta imunológica de células Raw 264.7.

Lisil oxidase e propriedades pró-tumorigênicas de pericitos

O microambiente tumoral é composto por células, como fibroblastos, células do sistema imune, células endoteliais e pericitos, envoltas por uma matriz extracelular, além de possuir fatores solúveis que participam da comunicação celular. Nas últimas décadas, têm-se entendido cada vez melhor seu papel na iniciação e progressão dos tumores. É de fundamental importância, portanto, entender a biologia dos seus componentes e como podem agir em favor do desenvolvimento tumoral. Diversos trabalhos demonstram que há uma associação entre a presença dos pericitos nos vasos tumorais com a agressividade e prognóstico de alguns tipos de câncer. Uma vez ativadas, além do papel estrutural, essas células modulam as atividades das células endoteliais durante a formação de novos vasos, além de adquirirem propriedades como proliferação e migração. Neste contexto, os pericitos passam a secretar fatores importantes na comunicação célula-a-célula e liberam enzimas moduladoras na matriz extracelular. A lisil oxidase (LOX) é uma das principais enzimas que atuam sobre a matriz extracelular. Já está bem descrito que, quando superexpressa em células tumorais, a LOX pode alterar a migração e invasão dessas células, promovendo a geração de metástases. Entretanto, pouco se sabe a respeito da atuação dessa enzima sobre os demais componentes celulares do estroma tumoral, como os pericitos. Sendo assim, o presente trabalho teve como objetivo principal verificar se enzima LOX é relevante para a ativação de propriedades dos pericitos que possam contribuir para suas funções pró-tumorigênicas, como migração, proliferação e formação de vasos. Os resultados foram gerados avaliando essas atividades dos pericitos após pré-tratamento de 24 horas com β-aminopropionitrile (βAPN), um inibidor irreversível da LOX. Foram utilizadas duas linhagens de pericitos derivados de tecido normal (adiposo e muscular) e duas linhagens de pericitos provenientes de tecido tumores do sistema nervoso central (neuroblastoma e ependimoma). Este composto foi capaz de diminuir a capacidade de migração das células de todas as linhagens testadas e, de maneira geral, tornou o processo de formação de estruturas tubulares in vitro menos eficiente. Entretanto, não foram observadas alterações na proliferação celular. Os dados indicam, portanto, que a enzima LOX pode ser importante para a ativação dos pericitos e, possivelmente, influenciem no seu comportamento no microambiente tumoral

Reaproveitamento de meio de cultivo de Arthrospira platensis tratado por processos de microfiltração e ultrafiltração

Micro-organismos fotossintetizantes, incluído aqui o gênero Arthrospira, vêm sendo amplamente produzidos em larga escala em vários países, detendo um mercado que gera mais de 1 bilhão de dólares ao ano. A produção industrial utiliza grande volume de água com alta concentração salina para produzir milhares de toneladas de biomassa microalgal. É crescente a utilização de tratamento de águas por processo de separação por membranas, demonstrando ser uma técnica que gera água de ótima qualidade, de instalação compacta e de fácil automação. No presente trabalho, foi avaliada esta tecnologia para o reaproveitamento do meio de cultura em novos cultivos de micro-organismos fotossintetizantes, visando contribuir para a sustentabilidade deste processo produtivo. O efluente do cultivo de Arthrospira platensis oriundo de processo descontínuo em minitanques foi submetido a tratamento por membranas de filtração tangencial, incluindo microfiltração (MF) (porosidades de 0,65 µm e de 0,22 µm) e ultrafiltração (UF) (peso molecular de corte de 5.000 Da), em pressões transmembrana (TMP) de 22,5 a 90 kPa. Os processos de MF levaram a reduções médias de 53,9±1,3 % e 93,1±1,1 % de matéria orgânica natural (NOM) e pigmentos nos meios residuais, respectivamente. Com o uso de processos de UF, cujos meios foram previamente tratados por MF (0,22 µm e 22,5 kPa), as reduções médias de NOM e pigmentos foram de 57,2±0,5 % e 94,0±0,8 %, respectivamente. Os processos de MF com TMP de 22,5 kPa levaram a concentrações celulares máximas (Xm) equivalentes às obtidas com meio novo. O uso de membrana de 0,65 µm e TMP de 22,5 kPa levou a uma perda média de 2,9 %, 22,7 % e 16,4% dos nutrientes carbonato, fosfato e nitrato, respectivamente, mas a correção desses valores aos mesmos do meio padrão levou à obtenção dos mais altos valores de Xm (3586,6±80 mg L-1), produtividade em células (505,0±11,6 mg L-1 d-1) e fator de conversão de nitrogênio em células (29,6±0,7 mg mg-1). O teor protéico da biomassa foi estatisticamente igual ao da biomassa obtida de cultivo com meio padrão novo. Os dados deste trabalho evidenciam que processos de filtração por membrana são promissores para o reuso de meio de micro-organismos fotossintetizantes.

Estudo da cinética de crescimento de células de inseto Sf21 e infecção por baculovírus Anticarsia gemmatalis (AgMNPV) para a produção de bioinseticida.

O interesse em estudar o cultivo das células de inseto está relacionado entre outros usos a sua utilização na produção de biopesticidas. Há muitos anos os pesticidas químicos vêm contribuindo no controle de pragas na agricultura. Entretanto, o uso desses compostos prolongadamente tem resultado na seleção de insetos resistentes e em poluição ambiental. Diante disso, torna-se necessário o desenvolvimento e aprimoramento dos bioinseticidas. No Brasil, o baculovírus Anticarsia gemmatalis multiple nucleopolyhedrovirus (AgMNPV) foi o principal agente de controle biológico da praga da soja Anticarsia gemmatalis. Assim, estudos que viabilizem a produção desses vírus in vitro possibilitariam uma produção mais controlada e de melhor qualidade desses biopesticidas. Neste trabalho, investigou-se a suscetibilidade à infecção por AgMNPV de diferentes linhagens celulares de Sf21 e o crescimento dessas células em diferentes sistemas: cultivos em schotts, em spinner e em biorreator, variando-se a idade do inóculo (IA) e a concentração celular inicial (X0). Constatou-se variação no perfil de infecção das linhagens, sendo as linhagens mais adequadas para a produção de bioinseticida as linhagens de Sf21 denominadas EMBRAPA, UFRN e GibcoG, uma vez que estas apresentaram mais do que 40 % das células com poliedros em cultivos em suspensão, enquanto a linhagem denominada GibcoSF teve menos de 2 % das células infectadas com poliedros. Ao se estudar o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento celular, foi averiguado um aumento no diâmetro de 10 % e no volume de 26 % das células UFRN em relação às células GibcoSF. Além disso, o crescimento das células UFRN foi 49% menor do que das células GibcoSF. Quando realizado o Delineamento Composto Central Rotacional (DCCR) para se analisar o efeito da IA e a X0 na taxa de crescimento específica máxima (?max) e na concentração celular máxima (Xvmax) em cultivos em schott com células UFRN, obteve-se um modelo empírico. Quando analisadas as variáveis IA e X0 separadamente, não foram encontradas diferenças significativas para as respostas Xvmax e ?max em relação a X0. Para a IA, entretanto, obteve-se os resultados mais satisfatórios para os inóculos com IA de 72 e 96 horas: Xvmax de 5,97.106 cel/mL e 5,99.106 cel/mL, e ?max de 0,70 dia-1 e 0,63 dia-1, respectivamente. Nos cultivos em spinner com células UFRN, foi observada a formação de grumos, o que levou a Xvmax de 2,00.106 cel/mL. No cultivo em biorreator com células UFRN, foi obtido um Xvmax de 6,21.106 cel/mL, ?max de 0,70 dia-1, Qo2 na fase exponencial de 67,3 ± 3,6 .10-18 molO2/cel/s, rendimento de glicose em célula igual a 1,0.109 cel/g de glicose e um rendimento de glutamina em células de 3,0.109 cel/mL. Comprovou-se, portanto, a existência de alterações na infecção entre diferentes linhagens de Sf21; a importância do estado fisiológico da célula nos subcultivos, a ocorrência de mudanças no crescimento celular de acordo com os sistemas de cultivo e o efeito do número de subcultivos na morfologia e crescimento de células Sf21.

Ownership and Investment Behaviour in Transition Countries: A Case Study of Collective and Corporate Farms in the Czech Republic. Factor Markets Working Paper No. 17, February 2012

Cooperative and corporate farms have retained an important role for agricultural production in many transition countries of Central and Eastern Europe. Despite this importance, these farms' ownership structure, and particularly the ownership's effect on their investment activity, which is vital for efficient restructuring and the sector's future development, are still not well understood. This paper explores the ownership-investment relationship using data on Czech farms from 1997 to 2008. We allow for ownership-specific variability in farm investment behaviour analyzed by utilizing an error-correction accelerator model. Empirical results suggest significant differences in the level of investment activity, responsiveness to market signals, investment lumpiness, as well as investment sensitivity to financial variables among farms with different ownership characteristics. These differences imply that the internal structure of the Czech cooperative and corporate farms will be developing in the direction of a decreasing number of owners and an increasing ownership concentration.

Revisiting the involvement of signaling gradients in somitogenesis

During embryonic development, formation of individual vertebrae requires that the paraxial mesoderm becomes divided into regular segmental units known as somites. Somites are sequentially formed at the anterior end of the presomitic mesoderm (PSM) resulting from functional interactions between the oscillatory activity of signals promoting segmentation and a moving wavefront of tissue competence to those signals, eventually generating a constant flow of new somites at regular intervals. According to the current model for somitogenesis, the wavefront results from the combined activity of two opposing functional gradients in the PSM involving the Fgf, Wnt and retinoic acid (RA) signaling pathways. Here, I use published data to evaluate the wavefront model. A critical analysis of those studies seems to support a role for Wnt signaling, but raise doubts regarding the extent to which Fgf and RA signaling contribute to this process.

(Table 1) Main constituents of coccolith size fractions expressed as carbonate contribution at Bass River during the PETM

Coccoliths, calcite plates produced by the marine phytoplankton coccolithophores, have previously shown a large array of carbon and oxygen stable isotope fractionations (termed "vital effects"), correlated to cell size and hypothesized to reflect the varying importance of active carbon acquisition strategies. Culture studies show a reduced range of vital effects between large and small coccolithophores under high CO2, consistent with previous observations of a smaller range of interspecific vital effects in Paleocene coccoliths. We present new fossil data examining coccolithophore vital effects over three key Cenozoic intervals reflecting changing climate and atmospheric partial pressure of CO2 (pCO2). Oxygen and carbon stable isotopes of size-separated coccolith fractions dominated by different species from well preserved Paleocene-Eocene thermal maximum (PETM, ~56 Ma) samples show reduced interspecific differences within the greenhouse boundary conditions of the PETM. Conversely, isotope data from the Plio-Pleistocene transition (PPT; 3.5-2 Ma) and the last glacial maximum (LGM; ~22 ka) show persistent vital effects of ~2 per mil. PPT and LGM data show a clear positive trend between coccolith (cell) size and isotopic enrichment in coccolith carbonate, as seen in laboratory cultures. On geological timescales, the degree of expression of vital effects in coccoliths appears to be insensitive topCO2 changes over the range ~350 ppm (Pliocene) to ~180 ppm (LGM). The modern array of coccolith vital effects arose after the PETM but before the late Pliocene and may reflect the operation of more diverse carbon acquisition strategies in coccolithophores in response to decreasing Cenozoic pCO2.