Probing Rad51-DNA interactions by changing DNA twist.

In eukaryotes, Rad51 protein is responsible for the recombinational repair of double-strand DNA breaks. Rad51 monomers cooperatively assemble on exonuclease-processed broken ends forming helical nucleo-protein filaments that can pair with homologous regions of sister chromatids. Homologous pairing allows the broken ends to be reunited in a complex but error-free repair process. Rad51 protein has ATPase activity but its role is poorly understood, as homologous pairing is independent of adenosine triphosphate (ATP) hydrolysis. Here we use magnetic tweezers and electron microscopy to investigate how changes of DNA twist affect the structure of Rad51-DNA complexes and how ATP hydrolysis participates in this process. We show that Rad51 protein can bind to double-stranded DNA in two different modes depending on the enforced DNA twist. The stretching mode is observed when DNA is unwound towards a helical repeat of 18.6 bp/turn, whereas a non-stretching mode is observed when DNA molecules are not permitted to change their native helical repeat. We also show that the two forms of complexes are interconvertible and that by enforcing changes of DNA twist one can induce transitions between the two forms. Our observations permit a better understanding of the role of ATP hydrolysis in Rad51-mediated homologous pairing and strand exchange.

Génération d'une souris dépourvue du gène VIT32 de manière conditionnelle: étude du phénotype rénal chez les souris dépourvues de RGS2

Résumé Dans le rein, la vasopressine possède un rôle essentiel dans la régulation fine du transport d'eau et participe au contrôle de la réabsorption du sodium. Cette action est conduite par l'activation du récepteur à la vasopressine V2R situé dans l'anse de Henle, dans le tubule connecteur et dans le canal collecteur du néphron des rongeurs et conduit à la formation d'AMPc entraînant un mécanisme d'action caractérisé par deux phases distinctes. Le premier effet de la vasopressine est non génomique et a lieu rapidement après l'activation du récepteur, la deuxième phase est plus tardive et possède la caractéristique de moduler la transcription d'un réseau de gènes. Parmi ces gènes, plusieurs sont directement impliqués dans le transport d'eau et de sodium, comme l'Aqp2 et 3, ENaC et la Na,K-ATPase. L'identification des effets de la voie de signalisation de la vasopressine représente un point crucial pour la compréhension des mécanismes moléculaires de la réabsorption de l'eau et du sodium dans le néphron. L'analyse en série de l'expression de gènes (SAGE) réalisée en 2001 dans notre laboratoire a permis de caractériser le transcriptome dépendant de la vasopressine dans la lignée cellulaire mpkCCDc14,a dérivée du canal collecteur cortical (CCD) de souris. Deux des transcrits induits par la vasopressine (VIT) ont fait l'objet des études de ce travail de thèse. Le premier est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) qui code pour une protéine ne possédant aucune homologie avec des domaines protéiques dont la fonction est connue. Dans le système d'expression de l'ovocyte de Xenopus laevis, VIT32 induit la maturation des ovocytes et diminue le courant sensible à l'amiloride de manière dépendante de la voie des MAPK. Dans les mpkCCDc14, l'inhibition de la voie des MAPK diminue le courant sodique en diminuant l'activité de la Na,K-ATPase, mais sans modifier le courant d'ENaC. Ainsi la voie de signalisation des MAPK peut avoir des cibles différentes suivant le système dans lequel elle est étudiée. C'est pourquoi nous avons décidé de poursuivre l'étude de VIT32 dans un contexte physiologique en créant une souris dépourvue du gène codant pour VIT32 de manière conditionnelle (conditional knockout). La première partie de cette thèse a donc consisté à générer cette souris. Le deuxième transcrit induit par la vasopressine qui a été étudié dans cette thèse est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, il a été montré que RGS2 inhibe des voies de signalisation dépendantes de récepteurs couplés à des protéines Gq et Gs. Dans notre étude, nous avons montré que dans le néphron de rein de souris, RGS2 est colocalisé avec V2R. In vivo, la vasopressine sécrétée lors d'une restriction en eau imposée à des souris augmente l'expression de RGS2. De plus, l'accumulation d'AMPc engendrée par l'action de la vasopressine sur les canaux collecteurs est significativement plus grande chez les souris dépourvues de RGS2 (rgs2 -/-). Cette induction de la signalisation de la vasopressine est corrélée à une augmentation de la réabsorption d'eau chez les souris rgs2 -/-. Ainsi RGS2 serait impliqué dans le rétrocontrôle négatif de la voie de signalisation de la vasopressine. Abstract In the kidney, vasopressin plays a key role in the control of water balance and participates in salt reabsorption. These actions are induced by the activation of V2 vasopressin receptor (V2R) located in the loop of Henle, in the connecting tubule and in the collecting duct leading to an increase in intracellular cAMP levels. The V2R-mediated vasopressin action elicits a rapid, non-genomic effect, during which water and salt reabsorption is rapidly increased and a late or genomic effect characterised by the long-term regulation of water and salt reabsorption through the transcriptional activation of a gene network that includes Aqp2, Aqp3, ENaC and Na,K-ATPase. Serial analysis of gene expression (SAGE) performed in 2001 in our laboratory characterised the vasopressin induced transcripts (VIT) in the mpkCCDc14 cell line. Two of them are studied in this thesis. The first one is VIT32 (Vasopressin induced transcript 32) that encodes a protein that has no homology with any protein domain of known function. In the Xenopus laevis oocyte, VIT32 induces oocyte maturation and downregulates the ENaC amiloride sensitive current via the activation of the MAPK pathway. In mpkCCDc14 cell line, the MAPK pathway inhibition leads to a decrease of Na,K-ATPase activity without affecting ENaC current. Therefore, the MAPK pathway can act on different targets depending on the cellular context. Thus, we decided to investigate the function of VIT32 in its physiological environment by performing a conditional knockout mouse of VIT32. The first part of this thesis consisted in generating this mouse. The second studied vasopressin induced transcript is RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). In vitro, RGS2 has been shown to inhibit Gq and Gs protein-coupled receptor pathway. In our study we show that RGS2 is co-localized with V2R in the mouse nephron. In vivo, vasopressin secreted during water restriction up-regulates RGS2 expression. Moreover, vasopressin-dependant accumulation of CAMP is significantly increased in the cortical collecting duct of RGS2 knockout mice. This increase is correlated with an increase in water reabsorption. RGS2 could be involved in the negative feedback regulation of V2R signalling. Résumé tout public Le corps humain est composé d'environ 60% d'eau répartie à l'intérieur et à l'extérieur des cellules de notre organisme. Les cellules, unités fondamentales du vivant, puisent l'oxygène et les nutriments indispensables à leur fonctionnement dans le liquide extracellulaire. La composition du milieu doit être constante, car les variations peuvent perturber considérablement et parfois fatalement la fonction des cellules. Ainsi les organismes pluricellulaires ont développé des mécanismes permettant de contrôler la constance du milieu extracellulaire afin de maintenir l'état d'équilibre nommé homéostasie. Le rein joue un rôle majeur dans cette homéostasie grâce à sa capacité de réabsorber l'eau et les solutés en fonction des besoins de l'organisme. Cette fonction du rein est régulée par différentes hormones comme la vasopressine, qui permet de contrôler la réabsorption fine de l'eau et des solutés. Dans leurs membranes, les cellules possèdent des récepteurs leur permettant de répondre aux signaux extracellulaires comme le sont entre autres les hormones. Ainsi les cellules sensibles à la vasopressine possèdent un récepteur nommé V2R qui permet d'intégrer les signaux de la vasopressine en déclenchant tout une cascade d'événements conduisant à une modification de l'expression de certaines protéines impliquées directement ou non dans la réabsorption de l'eau et des solutés. Une étude précédente élaborée au sein de notre laboratoire a permis de répertorier les protéines dont l'expression est augmentée par de la vasopressine. Deux de ces protéines ont fait l'objet des études de cette thèse. La première protéine induite par la vasopressine est VIT32 (Vasopressin induced transcript 32). Cette protéine est entre autres impliquée dans la réabsorption du sodium, mais la fonction précise de VIT32 dans ce transport n'a pas pu être déterminée. Une des approches possibles pour l'étude de la fonction d'une protéine est de supprimer son expression chez la souris et d'étudier les conséquences de son absence. Ces souris sont appelées des souris knockout, puisque la protéine en question ne peut plus agir. La première partie de cette thèse a donc consisté à générer une souris dépourvue du gène de VIT32. La deuxième protéine étudiée est RGS2 (Regulator of G protein Signaling 2). Cette protéine inhibe certaines voies de signalisation activées par différentes hormones. Dans cette partie du travail de thèse, nous avons pu mettre en évidence que RGS2 agit comme un inhibiteur de la voie de signalisation de la vasopressine. En modifiant cette signalisation, RGS2 serait donc un médiateur du contrôle de la réabsorption d'eau dans les cellules du rein sensibles à la vasopressine.

Effects of chronic heart disease on skeletal muscle fiber size

Size changes in muscle fibers of subjects with chronic heart disease (CHD) have been reported, although a consensus has not been achieved. The aims of the present study were to investigate a possible association between CHD and fiber size changes in the brachial biceps compared to subjects without heart disease. Forty-six muscle samples were obtained in autopsies of individuals (13 to 84 years) without neuromuscular disorders, 19 (10 males and 9 females) with, and 27 (14 males and 13 females) without CHD. In all cases muscle sections were stained with hematoxylin and eosin and processed for the visualization of myofibrillar ATPase activity. The lesser diameter of type 1 and type 2 fibers was obtained tracing their outlines (at least 150 fibers of each type per sample) onto an image analyzer connected to a computer. The results were analyzed statistically comparing males and females with and without CHD. Type 1 fiber mean lesser diameters were 51.51 and 54.52 µm in males (normal range 34-71 µm) and 45.65 and 55.42 µm in females (normal range 34-65 µm) without and with CHD, respectively; type 2 fibers measured 54.31, 58.23, 41.15, and 49.57 µm, respectively (normal range 36-79 µm for males and 32-59 µm for females). No significant difference in fiber size was detected in 24 males with and without CHD, while in 22 females there was a significant increase in size in those with cardiomyopathy. We concluded that CHD does not determine significant changes in fiber size. However, in females, there is some hypertrophy which, despite within normal range, may reflect morphologic heterogeneity of the sample, or the daily life activities in the upper limbs as a compensatory mechanism to fatigability that affect predominantly the lower limbs in subjects with CHD.

Lack of evidence for regulation of cardiac P-type ATPases and MAP kinases in transgenic mice with cardiac-specific overexpression of constitutively active α1B-adrenoceptors

The regulatory function of α1B-adrenoceptors in mammalian heart homeostasis is controversial. The objective of the present study was to characterize the expression/activity of key proteins implicated in cardiac calcium handling (Na+/K+-ATPase and Ca2+-ATPases) and growth (ERK1/2, JNK1/2 and p38) in mice with cardiac-selective overexpression of constitutively active mutant α1B-adrenoceptor (CAMα1B-AR), which present a mild cardiac hypertrophy phenotype. Immunoblot assays showed that myocardial plasma membrane Ca2+-ATPase (PMCA) expression was increased by 30% in CAMα1B-AR mice (N = 6, P < 0.05), although there was no change in sarco/endoplasmic reticulum Ca2+-ATPase (SERCA2) expression. Moreover, total Ca2+-ATPase activity was not modified, but a significant increase in the activity of the thapsigargin-resistant (PMCA) to thapsigargin-sensitive (SERCA) ratio was detected. Neither Na+/K+-ATPase activity nor the expression of α1 and α2 subunit isoforms was changed in CAMα1B-AR mouse hearts. Moreover, immunoblot assays did not provide evidence for an enhanced activation of the three mitogen-activated protein kinases studied in this stage of hypertrophy. Therefore, these findings indicate that chronic cardiac α1B-AR activation in vivo led to mild hypertrophy devoid of significant signs of adaptive modifications concerning primary intracellular calcium control and growth-related proteins, suggesting a minor pathophysiological role of this adrenergic receptor in mouse heart at this stage of development.

Exogenous normal lymph reduces liver injury induced by lipopolysaccharides in rats

The liver is one of the target organs damaged by septic shock, wherein the spread of endotoxins begins. This study aimed to investigate the effects of exogenous normal lymph (ENL) on lipopolysaccharide (LPS)-induced liver injury in rats. Male Wistar rats were randomly divided into sham, LPS, and LPS+ENL groups. LPS (15 mg/kg) was administered intravenously via the left jugular vein to the LPS and LPS+ENL groups. At 15 min after the LPS injection, saline or ENL without cell components (5 mL/kg) was administered to the LPS and LPS+ENL groups, respectively, at a rate of 0.5 mL/min. Hepatocellular injury indices and hepatic histomorphology, as well as levels of P-selectin, intercellular adhesion molecule 1 (ICAM-1), myeloperoxidase (MPO), and Na+-K+-ATPase, were assessed in hepatic tissues. Liver tissue damage occurred after LPS injection. All levels of alanine aminotransferase (ALT) and aspartate aminotransferase (AST) in plasma as well as the wet/dry weight ratio of hepatic tissue in plasma increased. Similarly, P-selectin, ICAM-1, and MPO levels in hepatic tissues were elevated, whereas Na+-K+-ATPase activity in hepatocytes decreased. ENL treatment lessened hepatic tissue damage and decreased levels of AST, ALT, ICAM-1, and MPO. Meanwhile, the treatment increased the activity of Na+-K+-ATPase. These results indicated that ENL could alleviate LPS-induced liver injury, thereby suggesting an alternative therapeutic strategy for the treatment of liver injury accompanied by severe infection or sepsis.

Implication de l'aldostérone dans les changements hémodynamiques de la grossesse

La grossesse s’accompagne d’importantes modifications hormonales et hémodynamiques. Parmi celles-ci, le système rénine-angiotensine-aldostérone (SRAA) est activé très tôt durant la grossesse. De plus, cette augmentation du SRAA est accompagnée d’élévations du débit cardiaque et du volume plasmatique ainsi que des baisses paradoxales de la pression artérielle et de la résistance vasculaire périphérique. Ceci suggère que la grossesse induit un remaniement des réponses physiologiques normales au SRAA. Une résistance vasculaire à l’action des vasopresseurs est également observée durant la gestation. Ce phénomène serait causé par la modification de la fonction des canaux calciques et potassiques. De plus, il serait possiblement dû à la participation de la Na+/K+-ATPase, par son influence sur le potentiel membranaire des cellules des muscles lisses vasculaires (VSMC). La présence des récepteurs minéralocorticoïdes (MR) dans les VSMC laisse croire que l’aldostérone peut influencer le tonus vasculaire par des effets génomiques et non-génomiques. Compte tenu des connaissances actuelles, nous avons émis l’hypothèse que l’augmentation des taux sériques d’aldostérone durant la grossesse est responsable des changements hémodynamiques observés et que ces effets sont causés par l’activation des MR. Des rates gestantes ont été traitées avec du canrénoate de potassium (20 mg/kg•jr), un antagoniste des MR, durant la dernière semaine de gestation (sur 3). Sur des anneaux aortiques dénudés de leur endothélium, nous avons mesuré les réponses contractiles à la phényléphrine (PhE) et au KCl en présence d’un bloqueur des canaux calciques dépendants du voltage (VDCC), la nifédipine, et d’activateurs des canaux potassiques à large conductance (BKCa) et ceux dépendants de l’ATP (KATP), respectivement le NS-1619 et la cromakalim. Les réponses à la PhE et au KCl sont réduites à partir du 17e jour de gestation et le traitement au canrénoate augmente ces réponses dans tous les groupes. Les modulateurs de canaux ioniques atténuent les réponses à la PhE et au KCl. Cependant, le canrénoate modifie aussi les effets des modulateurs sur les aortes. Aucun effet ou une baisse des réponses est observable chez les rates non gestantes, tandis qu’une hausse de leur effet inhibiteur est notée chez les rates gestantes. Ces effets du canrénoate font croire que l’aldostérone participe à l’adaptation de la réactivité vasculaire durant la grossesse. Par ailleurs, le potentiel membranaire des VSMC pourrait être affecté dans la gestation. Pour vérifier cette hypothèse, nous avons évalué l’activité de la Na+/K+-ATPase, impliquée dans le contrôle du potentiel membranaire. Nos résultats démontrent que l’activité de la pompe est inhibée à partir du 19e jour de gestation. Cet effet est renversé par le canrénoate. Toutefois, comme le renversement de l’inhibition de la pompe est également présent chez les rates gestantes traitées avec du PST 2238, un antagoniste de l’ouabaïne sur la Na+/K+-ATPase, et que le canrénoate agit également comme agoniste partiel de la pompe, nous croyons que la diminution d’activité associée à la gestation est liée à une inhibition de la Na+/K+-ATPase par des stéroïdes cardiotoniques plutôt qu’à un effet des minéralocorticoïdes. L’augmention d’activité de la pompe liée au canrénoate s’accompagne d’une diminution de l’expression de la sous-unité α1, suggérant que la sous-unité α2 est responsable des variations de contractilité de l’aorte, puisque son expression n’est pas modifiée par le canrénoate. Les effets de la diminution de l’expression de la sous-unité α1, influencée par la signalisation du MR, restent à être déterminés. Néanmoins, nos résultats montrent que les modifications d’activité de la Na+/K+-ATPase influencent l’activité des canaux potassiques et que la pompe pourraient être un des éléments primordiaux dans le contrôle de la réactivité vasculaire durant la grossesse. Comme le canrénoate modifie la réactivité vasculaire, nous voulions déterminer ses impacts sur la pression artérielle. Des rates gestantes ont été traitées avec du canrénoate (20 ou 60 mg/kg•jr) et les paramètres hémodynamiques ont été évalués par radiotélémétrie. Aucune modification de la pression artérielle, du rythme cardiaque et de la pression pulsée ne sont mesurées chez les rates recevant le traitement. Toutefois, des augmentations de l’osmolalité, des taux sériques d’aldostérone et de corticostérone ainsi que de l’activité rénine plasmatique sont observées chez les animaux recevant 60 mg/kg•jr. Le canrénoate bloque donc le rétrocontrôle du SRAA. Par contre, les MR ne sont pas les principaux responsables du contrôle de la pression artérielle durant la grossesse. En conclusion, nous avons démontré que le traitement des rates au canrénoate influence la réactivité vasculaire de l’aorte durant la gestation. Cet effet est causé par la modification de l’activité de certains canaux ioniques (VDCC, BKCa et KATP). De plus, le canrénoate renverse l’inhibition de la Na+/K+-ATPase observée durant la gestation. Finalement, les actions locales de cet antagoniste des MR sur les vaisseaux sanguins ne se répercutent pas sur l’effet systémique global et aucune modification de la pression artérielle n’est observée. D’autres études seront toutefois nécessaires pour déterminer les voies de signalisation par lesquelles l’aldostérone module les réponses des canaux ioniques dans les VSMC.

Thermal stability of myofibrillar protein from Indian major carps

The characteristics and stability of natural actomyosin (NAM) from rohu (Labeo rohita), catla (Catla catla) and mrigal (Cirrhinus mrigala) were investigated. The total extractable actomyosin (AM) was higher (7.60mgml−1) in the case of rohu compared with that from catla and mrigal (5mgml−1). Although the specific AM ATPase activity was similar (0.43–0.5 μmolPmin−1 mgP−1) among the three species, the total ATPase activity was lower in mrigal (25 μmol g−1 meat) compared with the other species (37 μmol g−1 meat). The inactivation rate constants (kd) of AM Ca ATPase activity showed differences in the stabilities of actomyosin among these fish, the actomyosin from catla being least stable. The NAM from these species was stable up to 20 ◦C at pH 7.0. Catla AM became unstable at 30 ◦C, while rohu and mrigal AM could withstand up to 45 ◦C. The thermal denaturation with respect to solubility, turbidity, ATPase activity, sulphhydryl group and surface hydrophobicity showed noticeable changes at around these temperatures

Behaviour of mrigal (cirrihinus mrigala) meat components during the washing process in the preparation of surimi

To elucidate the effect of washing, on flesh components, mrigal flesh was washed through one, two and three washing cycles. Washing resulted in absorption of water (1-3%) and loss of fat (49%). 35% loss of soluble protein (SP) was noticed in the first washing itself and the loss is almost equally shared by the sarcoplasmic (18% of SP) and the myofibrillar proteins (17% of SP). The subsequent washings removed small portions of water-soluble sarcoplasmic proteins resulting in the concentration of myofibrillar proteins. 73% of the soluble protein was retained in the flesh after three washing cycles. The protein had undergone marginal conformational changes as reflected by the decrease in the actomyosin Ca super(2+) ATPase activity The rheological properties of the washed flesh were,however, significantly better than that of the unwashed mince

Trypanosome Prereplication Machinery Contains a Single Functional Orc1/Cdc6 Protein, Which Is Typical of Archaea

In unicellular eukaryotes, such as Saccharomyces cerevisiae, and in multicellular organisms, the replication origin is recognized by the heterohexamer origin recognition complex (ORC) containing six proteins, Orc1 to Orc6, while in members of the domain Archaea, the replication origin is recognized by just one protein, Orc1/Cdc6; the sequence of Orc1/Cdc6 is highly related to those of Orc1 and Cdc6. Similar to Archaea, trypanosomatid genomes contain only one gene encoding a protein named Orc1. Since trypanosome Orc1 is also homologous to Cdc6, in this study we named the Orc1 protein from trypanosomes Orc1/Cdc6. Here we show that the recombinant Orc1/Cdc6 from Trypanosoma cruzi (TcOrc1/Cdc6) and from Trypanosoma brucei (TbOrc1/Cdc6) present ATPase activity, typical of prereplication machinery components. Also, TcOrc1/Cdc6 and TbOrc1/Cdc6 replaced yeast Cdc6 but not Orc1 in a phenotypic complementation assay. The induction of Orc1/Cdc6 silencing by RNA interference in T. brucei resulted in enucleated cells, strongly suggesting the involvement of Orc1/Cdc6 in DNA replication. Orc1/Cdc6 is expressed during the entire cell cycle in the nuclei of trypanosomes, remaining associated with chromatin in all stages of the cell cycle. These results allowed us to conclude that Orc1/Cdc6 is indeed a member of the trypanosome prereplication machinery and point out that trypanosomes carry a prereplication machinery that is less complex than other eukaryotes and closer to archaea.

The combined effect of copper and low pH on antioxidant defenses and biochemical parameters in neotropical fish pacu, Piaractus mesopotamicus (Holmberg, 1887)

Copper sulfate is widely used in aquaculture. Exposure to this compound can be harmful to fish, resulting in oxidative metabolism alterations and gill tissue damage. Pacu, Piaractus mesopotamicus, (wt = 43.4 +/- A 3.35 g) were distributed in experimental tanks (n = 10; 180 l) and exposed for 48 h to control (without copper addition), 0.4Cu (0.4 mg l(-1)), 0CupH (without copper addition, pH = 5.0) and 0.4CupH (0.4 mg l(-1), pH = 5.0). In liver and red muscle, the superoxide dismutase (SOD) was responsive to the increases in the aquatic copper. The plasmatic intermediary metabolites and hematological variables in the fish of group 0.4Cu were similar to those of the control group. Conversely, the exposure to 0.4CupH caused an increase in the plasmatic lactate, number of red blood cells (RBC) and hemoglobin (Hb). Plasmatic copper concentration [Cu(p)] increased in group 0.4Cu and 0.4CupH, which is higher in group 0.4CupH, suggests an effect of water pH on the absorbed copper. Exposure to 0.4Cu and 0.4CupH resulted in a reduction in the Na(+)/K(+)-ATPase activity and an increase in metallothionein (MT) in the gills. Exposure to 0CupH caused a decrease in glucose and pyruvate concentrations and an increase in RBC, Hb, and the branchial Na(+)/K(+)-ATPase activity. These responses suggest that the fish triggered mechanisms to revert the blood acidosis, save energy and increase the oxygen uptake. MT was an effective biomarker, responding to copper in different pHs and dissolved oxygen. Combined-factors caused more significant disturbance in the biomarkers than single-factors.

cis-4-decenoic acid provokes mitochondrial bioenergetic dysfunction in rat brain

Aims: In the present work we investigated the in vitro effect of cis-4-decenoic acid, the pathognomonic metabolite of medium-chain acyl-CoA dehydrogenase deficiency, on various parameters of bioenergetic homeostasis in rat brain mitochondria. Main methods: Respiratory parameters determined by oxygen consumption were evaluated, as well as membrane potential, NAD(P)H content, swelling and cytochrome c release in mitochondrial preparations from rat brain, using glutamate plus malate or succinate as substrates. The activities of citric acid cycle enzymes were also assessed. Key findings: cis-4-decenoic acid markedly increased state 4 respiration, whereas state 3 respiration and the respiratory control ratio were decreased. The ADP/O ratio, the mitochondrial membrane potential, the matrix NAD(P)H levels and aconitase activity were also diminished by cis-4-decenoic acid. These data indicate that this fatty acid acts as an uncoupler of oxidative phosphorylation and as a metabolic inhibitor. cis-4-decenoic acid also provoked a marked mitochondrial swelling when either KCl or sucrose was used in the incubation medium and also induced cytochrome c release from mitochondria, suggesting a non-selective permeabilization of the inner mitochondria! membrane. Significance: It is therefore presumed that impairment of mitochondrial homeostasis provoked by cis-4-decenoic acid may be involved in the brain dysfunction observed in medium-chain acyl-CoA dehydrogenase deficient patients. (C) 2010 Elsevier Inc. All rights reserved.

Death by apoptosis in salivary glands of females of the tick Rhipicephalus sanguineus (Latreille, 1806) (Acari : Ixodidae)

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

FUNCTIONAL ALPHA-TROPOMYOSIN PRODUCED IN ESCHERICHIA-COLI - A DIPEPTIDE EXTENSION CAN SUBSTITUTE THE AMINO-TERMINAL ACETYL GROUP

Unlike the muscle protein, alpha-tropomyosin expressed in Escherichia coli does not bind actin, does not exhibit head-to-tail polymerization, and does not inhibit actomyosin ATPase activity in the absence of troponin. The only chemical difference between recombinant and muscle tropomyosins is that the first methionine is not acetylated in the recombinant protein (Hitchcock-DeGregori, S. E., and Heald, R. W. (1987) J. Biol. Chem. 262, 9730-9735). We expressed three fusion tropomyosins in E. coli with 2, 3, and 17 amino acids fused to its amino terminus. Ah three fusions restored actin binding, head-to-tail polymerization, and the capacity to inhibit the actomyosin ATPase to these unacetylated tropomyosins. Unlike larger fusions, the small fusions of 2 and 3 amino acids do not interfere with regulatory function. Therefore the presence of a fused dipeptide at the amino terminus of unacetylated tropomyosin is sufficient to replace the function of the N-acetyl group present in muscle tropomyosin. A structural interpretation for the function of the acetyl group, based on our results and the coiled coil structure of tropomyosin, is presented.

CONCERTED ACTION OF THE HIGH-AFFINITY CALCIUM-BINDING SITES IN SKELETAL-MUSCLE TROPONIN-C

Mutants of each of the four divalent cation binding sites of chicken skeletal muscle troponin C (TnC) were constructed using site directed mutagenesis to convert Asp to Ala at the first coordinating position in each site. With a view to evaluating the importance of site-site interactions both within and between the N- and C-terminal domains, in this study the mutants are examined for their ability to associate with other components of the troponin-tropomyosin regulatory complex and to regulate thin filaments. The functional effects of each mutation in reconstitution assays are largely confined to the domain in which it occurs, where the unmutated site is unable to compensate for the defect, Thus the mutants of sites I and II bind to the regulatory complex but are impaired in ability to regulate tension and actomyosin ATPase activity, whereas the mutants of sites III and IV regulate activity but are unable to remain bound to thin filaments unless Ca2+ is present. When all four sites are intact, free Mg2+ causes a 50-60-fold increase in TnC's affinity for the other components of the regulatory complex, allowing it to attach firmly to thin filaments. Calcium can replace Mg2+ at a concentration ratio of 1:5000, and at this ratio the Ca2 . TnC complex is more tightly bound to the filaments than the Mg2 . TnC form, In the C-terminal mutants, higher concentrations of Ca2+ (above tension threshold) are required to effect this transformation than in the recombinant wild-type protein, suggesting that the mutants reveal an attachment mediated by Ca2+ in the N-domain sites.

Effects of cardiomyopathic mutations on the biochemical and biophysical properties of the human alpha-tropomyosin

Mutations in the protein alpha-tropomyosin (Tm) can cause a disease known as familial hypertrophic cardiomyopathy. In order to understand how such mutations lead to protein dysfunction, three point mutations were introduced into cDNA encoding the human skeletal tropomyosin, and the recombinant Tms were produced at high levels in the yeast Pichia pastoris. Two mutations (A63V and K70T) were located in the N-terminal region of Tm and one (E180G) was located close to the calcium-dependent troponin T binding domain. The functional and structural properties of the mutant Tms were compared to those of the wild type protein. None of the mutations altered the head-to-tail polymerization, although slightly higher actin binding was observed in the mutant Tm K70T, as demonstrated in a cosedimentation assay. The mutations also did not change the cooperativity of the thin filament activation by increasing the concentrations of Ca2+. However, in the absence of troponin, all mutant Tms were less effective than the wild type in regulating the actomyosin subfragment 1 Mg2+ ATPase activity. Circular dichroism spectroscopy revealed no differences in the secondary structure of the Tms. However, the thermally induced unfolding, as monitored by circular dichroism or differential scanning calorimetry, demonstrated that the mutants were less stable than the wild type. These results indicate that the main effect of the mutations is related to the overall stability of Tm as a whole, and that the mutations have only minor effects on the cooperative interactions among proteins that constitute the thin filament.