Understanding the transcriptional control of EIF4E and its dysregulation in acute myeloid leukemia: role of NF-κB

EIF4E, le facteur d’initiation de la traduction chez les eucaryotes est un oncogène puissant et qui se trouve induit dans plusieurs types de cancers, parmi lesquels les sous-types M4 et M5 de la leucémie aiguë myéloblastique (LAM). EIF4E est régulé à plusieurs niveaux cependant, la régulation transcriptionnelle de ce gène est peu connue. Mes résultats montrent que EIF4E est une cible transcriptionnelle directe du facteur nucléaire « kappa-light- chain- enhancer of activated B cells » (NF-κB).Dans les cellules hématopoïétiques primaires et les lignées cellulaires, les niveaux de EIF4E sont induits par des inducteurs de NF-κB. En effet, l’inactivation pharmaceutique ou génétique de NF-κB réprime l’activation de EIF4E. En effet, suite à l’activation de NF-κB chez l’humain, le promoteur endogène de EIF4E recrute p65 (RelA) et c-Rel aux sites évolutionnaires conservés κB in vitro et in vivo en même temps que p300 ainsi que la forme phosphorylée de Pol II. De plus, p65 est sélectivement associé au promoteur de EIF4E dans les sous-types LAM M4/M5 mais non pas dans les autres sous-types LAM ou dans les cellules hématopoïétiques primaires normales. Ceci indique que ce processus représente un facteur essentiel qui détermine l’expression différentielle de EIF4E dans la LAM. Les analyses de données d’expressions par séquençage de l’ARN provenant du « Cancer Genome Atlas » (TCGA) suggèrent que les niveaux d’ARNm de EIF4E et RELA se trouvent augmentés dans les cas LAM à pronostic intermédiaire ou faible mais non pas dans les groupes cytogénétiquement favorables. De plus, des niveaux élevés d’ARNm de EIF4E et RELA sont significativement associés avec un taux de survie relativement bas chez les patients. En effet, les sites uniques κB se trouvant dans le promoteur de EIF4E recrutent le régulateur de transcription NF-κB p65 dans 47 nouvelles cibles prévues. Finalement, 6 nouveaux facteurs de transcription potentiellement impliqués dans la régulation du gène EIF4E ont été prédits par des analyses de données ChIP-Seq provenant de l’encyclopédie des éléments d’ADN (ENCODE). Collectivement, ces résultats fournissent de nouveaux aperçus sur le control transcriptionnel de EIF4E et offrent une nouvelle base moléculaire pour sa dérégulation dans au moins un sous-groupe de spécimens de LAM. L’étude et la compréhension de ce niveau de régulation dans le contexte de spécimens de patients s’avère important pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblant l’expression du gène EIF4E moyennant des inhibiteurs de NF-κB en combinaison avec la ribavirine.

Les azasulfurylpeptides : synthèse, analyse conformationnelle et applications biologiques

Les azasulfurylpeptides sont des mimes peptidiques auxquels le carbone en position alpha et le carbonyle d’un acide aminé sont respectivement remplacés par un atome d’azote et un groupement sulfonyle (SO2). Le but premier de ce projet a été de développer une nouvelle méthode de synthèse de ces motifs, également appelés N-aminosulfamides. À cette fin, l’utilisation de sulfamidates de 4-nitrophénol s’est avérée importante dans la synthèse des azasulfuryltripeptides, permettant le couplage d’hydrazides avec l’aide d’irradiation aux micro-ondes (Chapitre 2). Par la suite, en quantité stoechiométrique d’une base et d’un halogénure d’alkyle, les azasulfurylglycines (AsG) formés peuvent être chimiosélectivement alkylés afin d’y insérer diverses chaînes latérales. Les propriétés conformationnelles des N-aminosulfamides à l’état solide ont été élucidées grâce à des études cristallographiques par rayons X : elles possèdent une structure tétraédrique autour de l’atome de soufre, des traits caractéristiques des azapeptides et des sulfonamides, ainsi que du potentiel à favoriser la formation de tours gamma (Chapitre 3). Après le développement d’une méthode de synthèse des N-aminosulfamides en solution, une approche combinatoire sur support solide a également été élaborée sur la résine amide de Rink afin de faciliter la génération d’une librairie d’azasulfurylpeptides. Cette étude a été réalisée en employant le growth hormone releasing peptide 6 (GHRP-6, His-D-Trp-Ala-Trp-D-Phe-Lys-NH2). Ce dernier est un hexapeptide possédant une affinité pour deux récepteurs, le growth hormone secretagogue receptor 1a (GHS-R1a) et le récepteur cluster of differenciation 36 (CD36). Une affinité sélective envers le récepteur CD36 confère des propriétés thérapeutiques dans le traitement de la dégénérescence maculaire liée à l’âge (DMLA). Six analogues d’azasulfurylpeptides de GHRP-6 utilisés comme ligands du CD36 ont été synthétisés sur support solide, mettant en évidence le remplacement du tryptophane à la position 4 de GHRP-6 (Chapitre 4). Les analogues de GHRP-6 ont été ensuite analysés pour leur capacité à moduler les effets de la fonction et de la cascade de signalisation des ligands spécifiques au Toll-like receptor 2 (TLR2), en collaboration avec le Professeur Huy Ong du département de Pharmacologie à la Faculté de Pharmacie de l’Université de Montréal. Le complexe TLR2-TLR6 est reconnu pour être co-exprimé et modulé par CD36. En se liant au CD36, certains ligands de GHRP-6 ont eu un effet sur la signalisation du TLR2. Par exemple, les azasulfurylpeptides [AsF(4-F)4]- et [AsF(4-MeO)4]-GHRP-6 ont démontré une capacité à empêcher la surproduction du monoxyde d’azote (NO), un sous-produit réactif formé suite à l’induction d’un signal dans les macrophages par des ligands spécifiques liés au TLR2, tel le fibroblast-stimulating lipopeptide 1 (R-FSL-1) et l’acide lipotéichoïque (LTA). En addition, la sécrétion du tumor necrosis factor alpha (TNFa) et du monocyte chemoattractant protein 1 (MCP-1), ainsi que l’activation du nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-kB), ont été réduites. Ces résultats démontrent le potentiel de ces azasulfurylpeptides à pouvoir réguler le rôle du TLR2 qui déclenche des réponses inflammatoires et immunitaires innées (Perspectives). Finalement, le potentiel des azasulfurylpeptides d’inhiber des métallo-bêta-lactamases, tels le New-Delhi Metallo-bêta-lactamase 1 (NDM-1), IMP-1 et le Verona Integron-encoded Metallo-bêta-lactamase 2 (VIM-2), a été étudié en collaboration avec le Professeur James Spencer de l’Université de Bristol (Royaumes-Unis). Certains analogues ont été des inhibiteurs micromolaires du IMP-1 (Perspectives). Ces nouvelles voies de synthèse des azasulfurylpeptides en solution et sur support solide devraient donc permettre leur utilisation dans des études de relations structure-activité avec différents peptides biologiquement actifs. En plus d'expandre l'application des azasulfurylpeptides comme inhibiteurs d'enzymes, cette thèse a révélé le potentiel de ces N-aminosulfamides à mimer les structures secondaires peptidiques, tels que les tours gamma. À cet égard, l’application des azasulfurylpeptides a été démontrée par la synthèse de ligands du CD36 présentant des effets modulateurs sur le TLR2. Compte tenu de leur synthèse efficace et de leur potentiel en tant qu’inhibiteurs, les azasulfurylpeptides devraient trouver une large utilisation dans les sciences de peptides pour des applications dans la médecine et de la chimie biologique.

Thermdstable alpha amylase production by bacillus coagulans

Microbial enzymes are in great demand owing to their importance in several industries such as brewing, baking, leather, laundry detergent, dairy. starch processing and textiles besides pharmaceuticals. About 80% of the enzymes produced through fermentation and sold in the industrial scale are hydrolytic enzymes. Due to recognition of new and new applications, an intensive screening of different kinds of enzymes with novel properties, from various microorganisms, is being pursued all over the world. Bacillus sp are largely known to produce a-amylase, among the different groups of microoganisms, at industrial level. They are known to produce both saccharifying and liquefying a-amylases (Fukumoto 1963; walker and Campbell, 1967a). which are distinguishable by their mechanisms of starch degradation by the fact that the saccharifying asamylases produce an increase in reducing power about twice that of the liquefying enzyme (Fukumoto, 1963; Pazur and Okada, 1966). Under this circumstances, the present study was undertaken, with a View to utilise a fast growing B.coagu1ans isolated from soil, for production of thermostable and alkaline oz-amylase under different fermentation processes

Funktionsanalysen der Domänen des Vacuolin B und die Rolle des filamentösen Actins am Vacuolin B-positiven Kompartiment im endocytotischen Transit in Dictyostelium discoideum

Ähnlich wie in Säugerzellen ist das neutrale Postlysosom in Dictyostelium discoideum von einem Coat aus filamentösem Actin umgeben. In dieser Arbeit wurde der Frage nach der Funktion dieses Actin-Cytoskeletts am späten Endosom nachgegangen. Hierzu wurde zunächst eine Analyse der Domänen des Vacuolin B durchgeführt, das als bisher spätester bekannter Marker im Endocytoseweg in Dictyostelium discoideum das neutrale, postlysosomale Kompartiment dekoriert. In einer Yeast Two Hybrid-Analyse wurden die Bereiche des Vacuolin B identifiziert, die für eine Selbst-Interaktion des Proteins notwendig und ausreichend sind. Es handelt sich dabei um die coiled-coil-Domäne und einen daran anschließenden, 18 Aminosäuren langen, alpha-helicalen Abschnitt. Diesem helicalen Bereich scheint die Funktion einer modifizierenden, die coiled-coil-Ausbildung vermittelnden oder initiierenden Faltungseinheit zuzukommen. Sie weist jedoch nicht die typischen Merkmale einer trigger-Helix auf. Lokalisationsuntersuchungen mit GFP-Deletionskonstrukten zeigten, dass es einen Zusammenhang zwischen Interaktionsfähigkeit und Bindung des Vacuolin an die Oberfläche später Endosomen gibt: Eine korrekte Lokalisation und Membranassoziation waren nur dann zu beobachten, wenn in der Yeast Two Hybrid-Analyse eine Interaktion nachgewiesen werden konnte. Es wurden die für die Lokalisation und Assoziation mit der vacuolären Membran notwendigen Sequenzbereiche identifiziert; diese waren jedoch nicht hinreichend. Vermutlich sind hierfür auch Sequenzen des N-Terminus notwendig. Die erhobenen Daten legen weiterhin eine Bedeutung der hydrophoben Domäne des Vacuolin B für die korrekte Faltung des Proteins nahe. Im Anschluss an die Domänenanalyse wurde Vacuolin dazu benutzt, durch Herstellung von Hybridproteinen Actin-interagierende Proteine gezielt an das späte Endosom zu transportieren. Es wurde deren Einfluss auf den lokalen Actin Coat und den endocytotischen Transit untersucht. Zwei Actin-bindende Proteine mit depolymerisierender Wirkung konnten im Rahmen dieser Arbeit getestet werden, nämlich Severin und Cofilin. Die Schwächung des lokalen Actin Coats durch das Vorhandensein von Severin an der späten Vacuole war nicht eindeutig festzustellen. Severin am Postlysosom führte nicht zu einer Veränderung der Transitkinetik von Flüssigphasenmarker. Allerdings konnte ein Defekt in der Phagocytose festgestellt werden. Es könnte hierbei ein Zusammenhang zwischen der Mobilisierung von intrazellulärem Calcium während der Partikelaufnahme und der Calcium-abhängigen Regulation der Severin-Aktivität bestehen. Das Hybridprotein aus Vacuolin und Cofilin zeigte neben einer Assoziation mit der vacuolären Membran auch eine Lokalisation im Cytoplasma und Cortex der Zellen. Mit der Lokalisation im Cytoplasma und Cortex korrelierte eine Veränderung der endocytotischen Aktivität. Das Vacuolin-Cofilin-Fusionsprotein am Postlysosom rief einen Verlust des lokalen Actin Coats hervor. Dies führte zu einer traubenförmigen Assoziation der späten Endosomen; exocytotische Parameter blieben jedoch unbeeinflusst. Aufgrund der hier erhobenen Daten kann vermutet werden, dass der Actin Coat am Postlysosom dazu dient, eine Agglutination dieser Endosomen zu inhibieren. Dies könnte ein Schutzmechanismus zum Ausschluss von Docking- und Fusionsereignissen sein.

Synthesis of unusual alpha-amino acids and study of the effect of their incorporation into antimicrobial peptides. Total synthesis of biactive marine natural products and analogues thereof

The principle theme of this thesis was the synthesis of bioactive compounds. To this end, this work was focus on two main projects. The first one, which was carried out in the Department of Chemistry of the University of Girona under the supervision of Dr Montserrat Heras, concerned the synthesis of new unnatural amino acids bearing a pyrimidine ring within their side chain for incorporation into the antimicrobial peptide BP100 following a rational design in order to improve its biological profile. On the other hand, the second chapter of this thesis was developed in collaboration with the Laboratoire de Chimie Organique (ESPCI-ParisTech, Paris, France) under the guidance of Pr Janine Cossy and Dr Arseniyadis. This chapter was centered on the total synthesis of three marine natural products with complex structures and interesting biological activities: acremolide B, (–) bitungolide F and lyngbouilloside.

Interfacial structure of wild-type and mutant forms of puroindoline-b bound to DPPG monolayers

The interaction of wild-type puroindoline-b (Pin-b+) and two mutant forms having single residue substitutions (G46S or W44R) with L-alpha-dipalmitoylphosphatidyl-dl-glycerol (DPPG) as a Langmuir monolayer at the air/water interface was investigated by neutron reflectivity (NR) and Brewster angle microscopy (BAM). NR profiles were fitted using a three-layer model to enable differences in penetration of protein between the lipid headgroup and acyl regions to be determined. The data showed similar surface excesses for each of the three proteins at the interface; however, it was revealed that the depth of penetration of protein into the lipid region differed for each protein with Pin-b+ penetrating further into the acyl region of the lipid compared to the mutant forms of the protein that interacted with the headgroup region only. BAM images revealed that the domain structure of the DPPG monolayers was disrupted when Pin-b+ adsorption had reached equilibrium, suggesting protein penetration had led to compression of the lipid region. In contrast, the domain structure was unaffected by the W44R mutant, suggesting no change in compression of the lipid region and hence little or no penetration of protein into the lipid layer.

Single amino acid substitutions in puroindoline-b mutants influence lipid binding properties

External reflectance Fourier transform infrared (ER-FTIR) spectroscopy and surface pressure measurements have been used to characterize the interaction of wild-type puroindoline-b (Pin-b) and two mutant forms featuring single residue substitutions-namely, Gly-46 to Ser-46 (Pin-bH) and Trp-44 to Arg-44 (Pin-bS)-with condensed-phase monolayers of zwitterionic (L-alpha-dipalmitoylphosphatidylcholine, DPPC) and anionic (L-alpha-dipalmitoylphosphatidyl-dl-glycerol, DPPG) phospholipids. The interaction with anionic DPPG monolayers, monitored by surface pressure isotherms, was influenced significantly by mutations in Pin-b (p < 0.05); wild-type Pin-b showed the highest surface pressure change of 10.6 +/- 1.0 mN m(-1), followed by Pin-bH (7.9 +/- 1.6 mN m(-1)) and Pin-bS (6.3 +/- 1.0 mN m(-1)), and the surface pressure isotherm kinetics were also different in each case. Integrated Amide I peak areas from corresponding ER-FTIR spectra confirmed the differences in adsorption kinetics, but also showed that differences in adsorbed amount were less significant, suggesting that mutations influence the degree of penetration into DPPG films. All Pin-b types showed evidence of interaction with DPPC films, detected as changes in surface pressure (5.6 +/- 1.1 mN m(-1)); however, no protein peaks were detected in the ER-FTIR spectra, which indicated that the interaction was via penetration with limited adsorption at the lipid/water interface. The expression of Pin-b mutants is linked to wheat endosperm hardness; therefore, the data presented here suggest that the lipid binding properties may be pivotal within the mechanism for this quality trait. In addition, the data suggest antimicrobial activities of Pin-b mutants would be lower than those of the wild-type Pin-b, because of decreased selectivity toward anionic phospholipids.

Sterol content analysis suggests altered eburicol 14 alpha-demethylase (CYP51) activity in isolates of Mycosphaerella graminicola adapted to azole fungicides

The recent decline in the effectiveness of some azole fungicides in controlling the wheat pathogen Mycosphaerella graminicola has been associated with mutations in the CYP51 gene encoding the azole target, the eburicol 14 alpha-demethylase (CYP51), an essential enzyme of the ergosterol biosynthesis pathway. In this study, analysis of the sterol content of M. graminicola isolates carrying different variants of the CYP51 gene has revealed quantitative differences in sterol intermediates, particularly the CYP51 substrate eburicol. Together with CYP51 gene expression studies, these data suggest that mutations in the CYP51 gene impact on the activity of the CYP51 protein.

Molecule modeling of human pentameric alpha(7) neuronal nicotinic acetylcholine receptor and its interaction with its agonist and competitive antagonist

The nicotinic Acetylcholine Receptor (nAChR) is the major class of neurotransmitter receptors that is involved in many neurodegenerative conditions such as schizophrenia, Alzheimer's and Parkinson's diseases. The N-terminal region or Ligand Binding Domain (LBD) of nAChR is located at pre- and post-synaptic nervous system, which mediates synaptic transmission. nAChR acts as the drug target for agonist and competitive antagonist molecules that modulate signal transmission at the nerve terminals. Based on Acetylcholine Binding Protein (AChBP) from Lymnea stagnalis as the structural template, the homology modeling approach was carried out to build three dimensional model of the N-terminal region of human alpha(7)nAChR. This theoretical model is an assembly of five alpha(7) subunits with 5 fold axis symmetry, constituting a channel, with the binding picket present at the interface region of the subunits. alpha-netlrotoxin is a potent nAChR competitive antagonist that readily blocks the channel resulting in paralysis. The molecular interaction of alpha-Bungarotoxin, a long chain alpha-neurotoxin from (Bungarus multicinctus) and human alpha(7)nAChR seas studied. Agonists such as acetylcholine, nicotine, which are used in it diverse array of biological activities, such as enhancements of cognitive performances, were also docked with the theoretical model of human alpha(7)nAChR. These docked complexes were analyzed further for identifying the crucial residues involved in interaction. These results provide the details of interaction of agonists and competitive antagonists with three dimensional model of the N-terminal region of human alpha(7)nAChR and thereby point to the design of novel lead compounds.

Superovulation and embryo collection in nulliparous Boer goat does immunized against a recombinant ovine alpha-subunit inhibin

With the purpose of eliciting a superovulatory response, 12 adult nulliparous Boer goat does were actively immunized against a recombinant a-subunit of ovine inhibin (roIHN-alpha; two injections of 100 mg 4 weeks apart). Another 12 control Boer goat does were treated with physiological saline and acted as controls. One year later the immunized animals were boostered by the administration of another dose (100 mg) of the immunogen. Following treatment, blood samples were collected twice weekly for the periods of 16 and 12 weeks, respectively, to monitor the inhibin binding ability with the aid of a radio-tracer binding assay. Throughout the experiment, estrus detection was conducted twice daily with the aid of an aproned intact buck. From the first day after treatment to 48 h after standing estrus, ovarian activity was monitored daily by transrectal ultrasonography. On alternate estrous cycles, does were mated and 6 days later flushed transcervically to recover embryos. All goats treated with the roIHN-alpha produced antibodies reactive to the native bovine inhibin tracer-the titre increasing from 2.9 +/- 0.4 to a maximum of 21.9 +/- 2.9% binding after the second injection. The antibody titre gradually subsided over the next 16 weeks. The booster injection restored an elevated antibody titre (11.7 +/- 0.4%), which was maintained until the end of the sampling period 12 weeks later. In the control goats only trace amounts of antibody were recorded throughout the trial. In the roIHN-alpha-immunized goats the number of follicles reaching a diameter of > 4 mm was 14.6 +/- 1.2 per doe. A positive correlation was recorded between the follicle number and antibody titre (r=0.61; P < 0.01). The number of follicles ovulating per doe (6.9 +/- 0.7) followed the same tendency-however, the proportion decreased with increasing follicle numbers. A relatively weak correlation was recorded between the inhibin binding ability and number of ovulations (r=0.27; P < 0.05). In the control goats the majority (92%) of follicles exceeding 4 mm in diameter ovulated (2.5 +/- 0.1 follicles/doe). Embryo collection proved unsatisfactory (42% versus 39% recovery for immunized and control animals, respectively)-presumably because the uterine lumen of the nulliparous does was too narrow to permit effective flushing. In the group of immunized goats the occurrence of short estrous cycles (< 15 days) recorded was 34% versus only 6% in the controls. Overall, immunization of goats against roIHN-alpha led to an almost six-fold increase in number of ovarian follicles, a three-fold increase in ovulations and, despite the low recovery rate, a more than three-fold increase in ova or embryos recovered. It may be concluded that treatment of female goats with roIHN-alpha leads to an inhibin antibody response, accompanied by enhanced ovarian activity. The response was, however, accompanied by a large proportion of retained follicles and a high incidence of short estrous cycles. These problems need to be further investigated before rendering the method fit for application in embryo transfer programs in goats. (C) 2007 Elsevier B.V. All rights reserved.

Degradation pathway of bisphenol A: Does ipso substitution apply to phenols containing a quaternary alpha-carbon structure in the para position?

The degradation of bisphenol A and nonylphenol involves the unusual rearrangement of stable carboncarbon bonds. Some nonylphenol isomers and bisphenol A possess a quaternary alpha-carbon atom as a common structural feature. The degradation of nonylphenol in Sphingomonas sp. strain TTNP3 occurs via a type II ipso substitution with the presence of a quaternary alpha-carbon as a prerequisite. We report here a new degradation pathway of bisphenol A. Consequent to the hydroxylation at position C-4, according to a type 11 ipso substitution mechanism, the C-C bond between the phenolic moiety and the isopropyl group of bisphenol A is broken. Besides the formation of hydroquinone and 4-(2-hydroxypropan-2-yl) phenol as the main metabolites, further compounds resulting from molecular rearrangements consistent with a carbocationic intermediate were identified. Assays with resting cells or cell extracts of Sphingomonas sp. strain TTNP3 under an 18 02 atmosphere were performed. One atom of 180, was present in hydroquinone, resulting from the monooxygenation of bisphenol A and nonylphenol. The monooxygenase activity was dependent on both NADPH and flavin adenine dinucleotide. Various cytochrome P450 inhibitors had identical inhibition effects on the conversion of both xenobiotics. Using a mutant of Sphingomonas sp. strain TTNP3, which is defective for growth on nonylphenol, we demonstrated that the reaction is catalyzed by the same enzymatic system. In conclusion, the degradation of bisphenol A and nonylphenol is initiated by the same monooxygenase, which may also lead to ipso substitution in other xenobiotics containing phenol with a quaternary a-carbon.