The Gln-Ala repeat transcriptional activator CA150 interacts with huntingtin: Neuropathologic and genetic evidence for a role in Huntington's disease pathogenesis

Huntington's disease (HD) is a neurodegenerative disease caused by polyglutamine expansion in the protein huntingtin (htt). Pathogenesis in HD appears to involve the formation of ubiquitinated neuronal intranuclear inclusions containing N-terminal mutated htt, abnormal protein interactions, and the aggregate sequestration of a variety of proteins (noticeably, transcription factors). To identify novel htt-interacting proteins in a simple model system, we used a yeast two-hybrid screen with a Caenorhabditis elegans activation domain library. We found a predicted WW domain protein (ZK1127.9) that interacts with N-terminal fragments of htt in two-hybrid tests. A human homologue of ZK1127.9 is CA150, a transcriptional coactivator with a N-terminal insertion that contains an imperfect (Gln-Ala)38 tract encoded by a polymorphic repeat DNA. CA150 interacted in vitro with full-length htt from lymphoblastoid cells. The expression of CA150, measured immunohistochemically, was markedly increased in human HD brain tissue compared with normal age-matched human brain tissue, and CA150 showed aggregate formation with partial colocalization to ubiquitin-positive aggregates. In 432 HD patients, the CA150 repeat length explains a small, but statistically significant, amount of the variability in the onset age. Our data suggest that abnormal expression of CA150, mediated by interaction with polyglutamine-expanded htt, may alter transcription and have a role in HD pathogenesis.

Human single-chain Fv intrabodies counteract in situ huntingtin aggregation in cellular models of Huntington's disease

This investigation was pursued to test the use of intracellular antibodies (intrabodies) as a means of blocking the pathogenesis of Huntington's disease (HD). HD is characterized by abnormally elongated polyglutamine near the N terminus of the huntingtin protein, which induces pathological protein–protein interactions and aggregate formation by huntingtin or its exon 1-containing fragments. Selection from a large human phage display library yielded a single-chain Fv (sFv) antibody specific for the 17 N-terminal residues of huntingtin, adjacent to the polyglutamine in HD exon 1. This anti-huntingtin sFv intrabody was tested in a cellular model of the disease in which huntingtin exon 1 had been fused to green fluorescent protein (GFP). Expression of expanded repeat HD-polyQ-GFP in transfected cells shows perinuclear aggregation similar to human HD pathology, which worsens with increasing polyglutamine length; the number of aggregates in these transfected cells provided a quantifiable model of HD for this study. Coexpression of anti-huntingtin sFv intrabodies with the abnormal huntingtin-GFP fusion protein dramatically reduced the number of aggregates, compared with controls lacking the intrabody. Anti-huntingtin sFv fused with a nuclear localization signal retargeted huntingtin analogues to cell nuclei, providing further evidence of the anti-huntingtin sFv specificity and of its capacity to redirect the subcellular localization of exon 1. This study suggests that intrabody-mediated modulation of abnormal neuronal proteins may contribute to the treatment of neurodegenerative diseases such as HD, Alzheimer's, Parkinson's, prion disease, and the spinocerebellar ataxias.

Conservation and diversification in homeodomain-DNA interactions: a comparative genetic analysis.

Nearly all metazoan homeodomains (HDs) possess DNA binding targets that are related by the presence of a TAAT sequence. We use an in vitro genetic DNA binding site selection assay to refine our understanding of the amino acid determinants for the recognition of the TAAT site. Superimposed upon the conserved ability of metazoan HDs to recognize a TAAT core is a difference in their preference for the bases that lie immediately 3' to it. Amino acid position 50 of the HD has been shown to discriminate among these base pairs, and structural studies have suggested that water-mediated hydrogen bonds and van der Waals contacts underlie for this ability. Here, we show that each of six amino acids tested at position 50 can confer a distinct DNA binding specificity.

Expansion of polyglutamine repeat in huntingtin leads to abnormal protein interactions involving calmodulin.

Huntington's disease (HD) is an inherited neurodegenerative disorder associated with expansion of a CAG repeat in the IT15 gene. The IT15 gene is translated to a protein product termed huntingtin that contains a polyglutamine (polyGln) tract. Recent investigations indicate that the cause of HD is expansion of the polyGln tract. However, the function of huntingtin and how the expanded polyGln tract causes HD is not known. We investigate potential protein-protein interactions of huntingtin using affinity resins. Huntingtin from brain extracts is retained on calmodulin(CAM)-Sepharose in a calcium-dependent fashion. We purify rat huntingtin to apparent homogeneity using a combination of DEAE-cellulose column chromatography, ammonium sulfate precipitation, and preparative SDS/PAGE. Purified rat huntingtin does not interact with CAM directly as revealed by 125I-CAM overlay. Huntingtin forms a large CAM-containing complex of over 1,000 kDa in the presence of calcium, which partially disassociates in the absence of calcium. Furthermore, an increased amount of mutant huntingtin from HD patient brains is retained on CAM-Sepharose compared to normal huntingtin from control patient brains, and the mutant allele is preferentially retained on CAM-Sepharose in the absence of calcium. These results suggest that huntingtin interacts with other proteins including CAM and that the expansion of polyGln alters this interaction.

Identification and localization of huntingtin in brain and human lymphoblastoid cell lines with anti-fusion protein antibodies.

The Huntington disease (HD) phenotype is associated with expansion of a trinucleotide repeat in the IT15 gene, which is predicted to encode a 348-kDa protein named huntington. We used polyclonal and monoclonal anti-fusion protein antibodies to identify native huntingtin in rat, monkey, and human. Western blots revealed a protein with the expected molecular weight which is present in the soluble fraction of rat and monkey brain tissues and lymphoblastoid cells from control cases. In lymphoblastoid cell lines from juvenile-onset heterozygote HD cases, both normal and mutant huntingtin are expressed, and increasing repeat expansion leads to lower levels of the mutant protein. Immunocytochemistry indicates that huntingtin is located in neurons throughout the brain, with the highest levels evident in larger neurons. In the human striatum, huntingtin is enriched in a patch-like distribution, potentially corresponding to the first areas affected in HD. Subcellular localization of huntingtin is consistent with a cytosolic protein primarily found in somatodendritic regions. Huntingtin appears to particularly associate with microtubules, although some is also associated with synaptic vesicles. On the basis of the localization of huntingtin in association with microtubules, we speculate that the mutation impairs the cytoskeletal anchoring or transport of mitochondria, vesicles, or other organelles or molecules.

Chronic mitochondrial energy impairment produces selective striatal degeneration and abnormal choreiform movements in primates.

Although the gene defect responsible for Huntington disease (HD) has recently been identified, the pathogenesis of the disease remains obscure. One potential mechanism is that the gene defect may lead to an impairment of energy metabolism followed by slow excitotoxic neuronal injury. In the present study we examined whether chronic administration of 3-nitropropionic acid (3-NP), an irreversible inhibitor of succinate dehydrogenase, can replicate the neuropathologic and clinical features of HD in nonhuman primates. After 3-6 weeks of 3-NP administration, apomorphine treatment induced a significant increase in motor activity as compared with saline-treated controls. Animals showed both choreiform movements, as well as foot and limb dystonia, which are characteristic of HD. More prolonged 3-NP treatment in two additional primates resulted in spontaneous dystonia and dyskinesia accompanied by lesions in the caudate and putamen seen by magnetic resonance imaging. Histologic evaluation showed that there was a depletion of calbindin neurons, astrogliosis, sparing of NADPH-diaphorase neurons, and growth-related proliferative changes in dendrites of spiny neurons similar to changes in HD. The striosomal organization of the striatum and the nucleus accumbens were spared. These findings show that chronic administration of 3-NP to nonhuman primates can replicate many of the characteristic motor and histologic features of HD, further strengthening the possibility that a subtle impairment of energy metabolism may play a role in its pathogenesis.

Fragilidade e qualidade de vida de idosos com doença renal crônica

Introdução: A expectativa de vida dos brasileiros cresce a cada ano; com isso, os idosos vivem mais, e fatores como, Hipertensão Arterial Sistêmica, Diabetes mellitus e o próprio processo de envelhecimento os tornam suscetíveis à doença renal crônica (DRC). Com a DRC, esses idosos têm maiores chances de desenvolverem a fragilidade e terem consequências desfavoráveis na Qualidade de Vida (QV). Objetivo geral: Analisar a relação entre as variáveis independentes (fragilidade, características sociodemográficas e clínicas) e a variável desfecho (QV) de idosos com DRC em tratamento conservador, hemodiálise (HD) e diálise peritoneal (DP). Material e método: Trata-se de uma pesquisa quantitativa, descritiva e transversal. Participaram idosos com 60 anos ou mais, com DRC em tratamento conservador, HD ou DP, que estavam, no mínimo, há seis meses em tratamento e em acompanhamento em um hospital público de Ribeirão Preto-SP. A coleta de dados ocorreu de outubro/14 a março/15, utilizando-se os seguintes instrumentos: de caracterização sociodemográfica, econômica e clínica adaptado; para avaliar a fragilidade, a Edmonton Frail Scale (EFS); para avaliar a QV, o WHOQOL-BREF e WHOQOL-OLD; para avaliar a cognição, o Mini-Exame do Estado Mental (MEEM). Foram realizadas análises estatísticas descritivas, teste de correlação de Spearman e análise de variância multivariada (MANOVA) para as variáveis de interesse. O nível de significância adotado foi de 5%. O projeto foi aprovado por um Comitê de Ética em Pesquisa com seres humanos com CAAE número 34923214.0.0000.5393; seguiu-se as recomendações da Resolução CNS 466/2012. Resultados: Participaram 77 idosos, sendo 35 em tratamento conservador, 14 em DP e 28 em HD. A maioria era homem (41; 53,2%) e tinha companheiro(a) (51; 66,2%). A média dos escores de fragilidade entre os tratamentos foi: tratamento conservador (7,71±3,10); DP (6,79±2,72) e HD (7,36±2,92). No WHOQOL-BREF, os domínios relações sociais e físico obtiveram maior e menor escores médios, respectivamente, (68,93±17,48) e (55,44±14,11). O WHOQOL-OLD apresentou a maior média na faceta Intimidade (68,67±16,45) e menor média na faceta Morte e morrer (37,66±22,76). Foram encontradas correlações inversas entre a idade e o escore do MEEM (p=0,001) e entre anos de estudo e fragilidade (p=0,016); por outro lado, houve correlações positivas entre os escores do MEEM e anos de estudo (p<0,001), entre número de complicações da DRC e fragilidade (p<0,001) e número de comorbidades e fragilidade (p<0,001). Em relação à QV, houve correlação positiva entre o escore global do WHOQOL-BREF e o escore da faceta global do WHOQOL-OLD, bem como correlação inversa entre os escores globais desses instrumentos com os escores de fragilidade (p<0,00; p=0,023). Na MANOVA, o tipo de tratamento e o número de complicações não influenciaram a QV, porém a fragilidade apresentou relação com o constructo, sendo que, para o aumento de um ponto na escala da fragilidade, a QV apresentou redução média de 1,38 no escore global do WHOQOL-BREF e 0,82 no escore global do WHOQOL-OLD, considerando pertencer ao mesmo tipo de tratamento. Conclusão: os pacientes com DRC apresentaram piores escores médios de QV mediante a maiores escores de fragilidade, independentemente do tipo de tratamento e considerando-se a mesma média de complicações

Estudo das características clínicas, comportamentais e dos parâmetros salivares de pacientes portadores de lesões cervicais não cariosas e um grupo controle

A saliva é um fluido biológico com importante papel nos fenômenos que ocorrem na cavidade bucal. O efeito da sua composição sobre as perdas de estruturas dentais de origem não cariosa, como o desgaste dental, tem sido estudado. No entanto, há conflitos nos resultados apresentados por esses estudos, mostrando uma dificuldade em identificar os fatores salivares que possam proteger ou intensificar a evolução do processo. Assim, o presente estudo se propôs a analisar as características clínicas, comportamentais e de alguns parâmetros salivares em dois grupos experimentais: pacientes que apresentam lesões cervicais não cariosas (LCNCs) (n=20) e um grupo controle (n=20). Foram coletados dados clínicos e comportamentais através de um exame clínico e de uma entrevista, a seguir amostras de saliva estimulada e não-estimulada foram coletadas e analisados: pH, capacidade tampão, fluxo salivar, concentração de proteínas totais, atividade da amilase salivar, concentração de ureia salivar e a concentração dos íons sódio, fósforo, potássio, magnésio e cálcio. A capacidade tampão foi medida pela titulação da saliva com uma solução de HCL 0,01N; o fluxo salivar se deu pela relação entre o volume de saliva e o tempo de coleta (ml/min); as concentrações de proteínas totais, ureia e a atividade da amilase foram determinadas por método colorimétrico; as concentrações dos íons cálcio, fósforo, magnésio, potássio e sódio foram determinadas por espectrometria de emissão óptica com plasma acoplado indutivamente (ICP-OES). Os resultados foram submetidos aos testes Qui-quadrado, teste t e Mann-Whitney (p<0,05). As características relacionadas aos hábitos de higiene dental, dieta ácida, hábitos parafuncionais, presença de distúrbios gástricos, secura bucal e prévio tratamento periodontal, não mostraram relação com a presença de lesões cervicais não cariosas. Os pacientes portadores de LCNCs se queixaram mais de sensibilidade dental (p=0,0014). Foi observado um maior número de lesões cervicais de pequena profundidade (79%), em formato de cunha (72%), apresentando hipersensibilidade dentinária (HD) (86%), localizados nos dentes posteriores (88,18%) e na maxila (66,14%), sendo os pré-molares os dentes mais afetados (56,69%). Os níveis de cálcio na saliva não-estimulada do grupo de pacientes com LCNCs foi significativamente maior em relação ao controle (p=0,041). A concentração de potássio na saliva estimulada foi significativamente maior no grupo controle (p=0,028). As variáveis fluxo salivar, pH, capacidade tampão, concentração de proteínas totais, ureia, amilase, sódio, magnésio e fósforo não mostraram diferenças estatisticamente significativas entre os dois grupos. Conclui-se que os fatores comportamentais não interferiram no aparecimento das lesões cervicais não cariosas. As LCNCs são pouco profundas, em formato de cunha, acometem mais dentes superiores e pré-molares e são acompanhadas de HD. As concentrações de cálcio e potássio podem interferir na formação das LCNCs.

Herschel discovery of a new class of cold, faint debris discs

We present Herschel PACS 100 and 160 μm observations of the solar-type stars α Men, HD 88230 and HD 210277, which form part of the FGK stars sample of the Herschel open time key programme (OTKP) DUNES (DUst around NEarby Stars). Our observations show small infrared excesses at 160 μm for all three stars. HD 210277 also shows a small excess at 100 μm, while the 100 μm fluxes of α Men and HD 88230 agree with the stellar photospheric predictions. We attribute these infrared excesses to a new class of cold, faint debris discs. Both α Men and HD 88230 are spatially resolved in the PACS 160 μm images, while HD 210277 is point-like at that wavelength. The projected linear sizes of the extended emission lie in the range from ~115 to ≤ 250 AU. The estimated black body temperatures from the 100 and 160 μm fluxes are ≲22 K, and the fractional luminosity of the cold dust is L_dust/L_⋆ ~ 10^-6, close to the luminosity of the solar-system’s Kuiper belt. These debris discs are the coldest and faintest discs discovered so far around mature stars, so they cannot be explained easily invoking “classical” debris disc models.

Disponibilidade de níquel no sistema solo-planta: efeito de doses e saturações por bases

Por se tratar de um elemento essencial às plantas e um metal pesado ao mesmo tempo, o níquel requer atenção quanto aos aspectos da fisiologia de plantas e ambiental. Além disso, existe um intervalo estreito entre as exigências nutricionais e os teores tóxicos às plantas. Neste contexto, objetivou-se avaliar o efeito do Ni no sistema solo-planta, com foco no ciclo do N e a disponibilidade do elemento no solo, por meio de experimento em condições controladas, utilizando vasos distribuídos inteiramente ao acaso, utilizando-se esquema fatorial 2 x 5, com sete repetições cada tratamento. O primeiro fator foi constituído de duas saturações por base (50 e 70%) e o segundo de cinco doses de Ni (0; 0,1; 0,5; 1,0 e 10,0 mg dm-3 de solo). Os vasos foram preenchidos com 8 dm3 de terra e cultivados com soja [Glycine max (L.) Merrill] sucedida por girassol (Helianthus annuus L.). Os parâmetros qualitativos e quantitativos: altura de plantas (AP), diâmetro do caule (DC), número de nós (NN), estádio fenológico (EF), índice SPAD e, diâmetro do capítulo (DCap) (para girassol) foram avaliadas aos 30 e 60 dias após a emergência (d.a.e.) de cada cultivo. Plantas inteiras de soja, amostradas em quatro vasos de cada tratamento, foram coletadas no estádio R1. Na mesma ocasião foram coletadas amostras de solo da rizosfera. Em seguida, as plantas coletadas foram divididas em: folhas; raízes (nódulos na soja) e parte aérea. Foram determinados nas folhas utilizadas para diagnose em soja e girassol: os teores de macro e micronutrientes, as atividades da redutase do nitrato e da urease e as concentrações dos ácidos orgânicos: oxálico, malônico, succínico, málico, tartárico, fumárico, oxaloacético, cítrico e lático. Os mesmos ácidos orgânicos foram determinados em raízes secundárias de girassol e nódulos de soja. Foram realizadas avaliações ultraestruturais por meio de microscopia eletrônica de transmissão (MET) em raízes de girassol, e estruturais e de tonalidade em nódulos de soja, por meio de microscopia de luz. No solo, foram determinadas: atividade urease, desidrogenase, Ni total e fitodisponível pelos métodos: Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA. No período de maturidade fisiológica de cada cultura foi realizada a colheita das plantas dos vasos restantes para determinação de produção de grãos, teores de Ni na planta inteira e Ni e N nos grãos. Ao final dos dois experimentos foi realizada nova coleta de solo para extração sequencial de Ni. O índice SPAD em soja aos 60 d.a.e., a produção de massa seca da parte aérea da soja e da raiz de girassol foram influenciados pela saturação por bases, doses de níquel e pela a interação destes. Foram influenciados pelas saturações por base e doses de níquel (fatores isolados): para soja: AP aos 60 d.a.e., NN aos 30 e 60 d.a.e., SPAD aos 30 d.a.e.; para girassol: AP e NN aos 30 e 60 d.a.e., DC e SPAD aos 30 d.a.e. As demais variáveis avaliadas aos 30 e 60 d.a.e. foram influenciadas apenas pela saturação por bases, ou doses de Ni separadamente. As plantas de soja e girassol apresentaram maiores teores de Ni nos diferentes tecidos avaliados (exceto grãos) quando cultivadas sob V50%. A produção de grãos de soja e girassol não foi influenciada pelos tratamentos, porém o teor de N dos grãos de soja influenciado pelas doses de Ni na V70%. A atividade da enzima urease nas folhas de soja e girassol foi responsiva positivamente ao aumento das doses de Ni. Quatro dos ácidos orgânicos avaliados e o teor de N nas folhas e nos grãos foram maiores nas plantas cultivadas sob V70% com a dose de 0,5 mg dm-3 de Ni. As doses de Ni bem com as saturações por bases influenciaram diretamente o balanço de nutrientes das plantas. Os extratores Mehlich-1, Mehlich-3 e DTPA apresentaram elevado coefienciente de correlação entre a fração de Ni disponível no solo e a concentração do elemento nas plantas de soja e girassol, sendo o extrator DTPA o que apresentou maior coeficiente de correlação. O Ni apresentou distribuição variável entre as diferentes frações do solo em função dos tratamentos. Os solos dos tratamentos com saturação por bases de 70% apresentaram maior concentração de Ni ligado a carbonato, comparado aos tratamentos sob saturação por bases de 50%. A distribuição do Ni entre as frações do solo seguiu a seguinte orgem: ligado a carbonato < trocável < ligado a óxidos < matéria orgânica < residual. A saturação por bases exerceu efeito diferenciado para a atividade da urease no solo em função da cultura avaliada. Por sua vez, o Ni exerceu efeito diferenciado sobre a atividade de desidrogenase em função da cultura estudada