Mechanistic insights into cytosolic molecular chaperones in protein unfolding and disaggregation

Under optimal non-physiological conditions of low concentrations and low temperatures, proteins may spontaneously fold to the native state, as all the information for folding lies in the amino acid sequence of the polypeptide. However, under conditions of stress or high protein crowding as inside cells, a polypeptide may misfold and enter an aggregation pathway resulting in the formation of misfolded conformers and fibrils, which can be toxic and lead to neurodegenerative illnesses, such as Alzheimer's, Parkinson's or Huntington's diseases and aging in general. To avert and revert protein misfolding and aggregation, cells have evolved a set of proteins called molecular chaperones. Here, I focussed on the human cytosolic chaperones Hsp70 (DnaK) and HspllO, and co-chaperone Hsp40 (DnaJ), and the chaperonin CCT (GroEL). The cytosolic molecular chaperones Hsp70s/Hspll0s and the chaperonins are highly upregulated in bacterial and human cells under different stresses and are involved both in the prevention and the reversion of protein misfolding and aggregation. Hsp70 works in collaboration with Hsp40 to reactivate misfolded or aggregated proteins in a strict ATP dependent manner. Chaperonins (CCT and GroEL) also unfold and reactivate stably misfolded proteins but we found that it needed to use the energy of ATP hydrolysis in order to evict over- sticky misfolded intermediates that inhibited the unfoldase catalytic sites. Ill In this study, we initially characterized a particular type of inactive misfolded monomeric luciferase and rhodanese species that were obtained by repeated cycles of freeze-thawing (FT). These stable misfolded monomeric conformers (FT-luciferase and FT-rhodanese) had exposed hydrophobic residues and were enriched with wrong ß-sheet structures (Chapter 2). Using FT-luciferase as substrate, we found that the Hsp70 orthologs, called HspllO (Sse in yeast), acted similarly to Hsp70 as were bona fide ATP- fuelled polypeptide unfoldases and was much more than a mere nucleotide exchange factor, as generally thought. Moreover, we found that HspllO collaborated with Hsp70 in the disaggregation of stable protein aggregates in which Hsp70 and HspllO acted as equal partners that synergistically combined their individual ATP-consuming polypeptide unfoldase activities to reactivate the misfolded/aggregated proteins (Chapter 3). Using FT-rhodanese as substrate, we found that chaperonins (GroEL and CCT) could catalytically reactivate misfolded rhodanese monomers in the absence of ATP. Also, our results suggested that encaging of an unfolding polypeptide inside the GroEL cavity under a GroES cap was not an obligatory step as generally thought (Chapter 4). Further, we investigated the role of Hsp40, a J-protein co-chaperone of Hsp70, in targeting misfolded polypeptides substrates onto Hsp70 for unfolding. We found that even a large excess of monomeric unfolded a-synuclein did not inhibit DnaJ, whereas, in contrast, stable misfolded a-synuclein oligomers strongly inhibited the DnaK-mediated chaperone reaction by way of sequestering the DnaJ co-chaperone. This work revealed that DnaJ could specifically distinguish, and bind potentially toxic stably aggregated species, such as soluble a-synuclein oligomers involved in Parkinson's disease, and with the help of DnaK and ATP convert them into from harmless natively unfolded a-synuclein monomers (chapter 5). Finally, our meta-analysis of microarray data of plant and animal tissues treated with various chemicals and abiotic stresses, revealed possible co-expressions between core chaperone machineries and their co-chaperone regulators. It clearly showed that protein misfolding in the cytosol elicits a different response, consisting of upregulating the synthesis mainly of cytosolic chaperones, from protein misfolding in the endoplasmic reticulum (ER) that elicited a typical unfolded protein response (UPR), consisting of upregulating the synthesis mainly of ER chaperones. We proposed that drugs that best mimicked heat or UPR stress at increasing the chaperone load in the cytoplasm or ER respectively, may prove effective at combating protein misfolding diseases and aging (Chapter 6).  - Dans les conditions optimales de basse concentration et de basse température, les protéines vont spontanément adopter un repliement natif car toutes les informations nécessaires se trouvent dans la séquence des acides aminés du polypeptide. En revanche, dans des conditions de stress ou de forte concentration des protéines comme à l'intérieur d'une cellule, un polypeptide peu mal se replier et entrer dans un processus d'agrégation conduisant à la formation de conformères et de fibrilles qui peuvent être toxiques et causer des maladies neurodégénératives comme la maladie d'Alzheimer, la maladie de Parkinson ou la chorée de Huntington. Afin d'empêcher ou de rectifier le mauvais repliement des protéines, les cellules ont développé des protéines appelées chaperonnes. Dans ce travail, je me suis intéressé aux chaperonnes cytosoliques Hsp70 (DnaK) et HspllO, la co-chaperones Hsp40 (DnaJ), le complexe CCT/TRiC et GroEL. Chez les bactéries et les humains, les chaperonnes cytosoliques Hsp70s/Hspl 10s et les « chaperonines» sont fortement activées par différentes conditions de stress et sont toutes impliquées dans la prévention et la correction du mauvais repliement des protéines et de leur agrégation. Hsp70 collabore avec Hsp40 pour réactiver les protéines agrégées ou mal repliées et leur action nécessite de 1ATP. Les chaperonines (GroEL) déplient et réactivent aussi les protéines mal repliées de façon stable mais nous avons trouvé qu'elles utilisent l'ATP pour libérer les intermédiaires collant et mal repliés du site catalytique de dépliage. Nous avons initialement caractérisé un type particulier de formes stables de luciférase et de rhodanese monomériques mal repliées obtenues après plusieurs cycles de congélation / décongélation répétés (FT). Ces monomères exposaient des résidus hydrophobiques et étaient plus riches en feuillets ß anormaux. Ils pouvaient cependant être réactivés par les chaperonnes Hsp70+Hsp40 (DnaK+DnaJ) et de l'ATP, ou par Hsp60 (GroEL) sans ATP (Chapitre 2). En utilisant la FT-Luciferase comme substrat nous avons trouvé que HspllO (un orthologue de Hsp70) était une authentique dépliase, dépendante strictement de l'ATP. De plus, nous avons trouvé que HspllO collaborait avec Hsp70 dans la désagrégation d'agrégats stables de protéines en combinant leurs activités dépliase consommatrice d'ATP (Chapitre 3). En utilisant la FT-rhodanese, nous avons trouvé que les chaperonines (GroEL et CCT) pouvaient réactiver catalytiquement des monomères mal repliés en absence d'ATP. Nos résultats suggérèrent également que la capture d'un polypeptide en cours de dépliement dans la cavité de GroEL et sous un couvercle du complexe GroES ne serait pas une étape obligatoire du mécanisme, comme il est communément accepté dans la littérature (Chapitre 4). De plus, nous avons étudié le rôle de Hsp40, une co-chaperones de Hsp70, dans l'adressage de substrats polypeptidiques mal repliés vers Hsp70. Ce travail a révélé que DnaJ pouvait différencier et lier des polypeptide mal repliés (toxiques), comme des oligomères d'a-synucléine dans la maladie de Parkinson, et clairement les différencier des monomères inoffensifs d'a-synucléine (Chapitre 5). Finalement une méta-analyse de données de microarrays de tissus végétaux et animaux traités avec différents stress chimiques et abiotiques a révélé une possible co-expression de la machinerie des chaperonnes et des régulateurs de co- chaperonne. Cette meta-analyse montre aussi clairement que le mauvais repliement des protéines dans le cytosol entraîne la synthèse de chaperonnes principalement cytosoliques alors que le mauvais repliement de protéines dans le réticulum endoplasmique (ER) entraine une réponse typique de dépliement (UPR) qui consiste principalement en la synthèse de chaperonnes localisées dans l'ER. Nous émettons l'hypothèse que les drogues qui reproduisent le mieux les stress de chaleur ou les stress UPR pourraient se montrer efficaces dans la lutte contre le mauvais repliement des protéines et le vieillissement (Chapitre 6).

Position Document on the UN Secretary General's Report In Larger Freedom

Aquest document és el resultat de contrastar el “know-how” dels nostres projectes relacionats amb els temes tractats pel Secretari General de l’ONU, Kofi Annan.

Position Document of the Secretariat on System-Wide Coherence in the context of UN Reform Processes

The present document should be seen as one more contribution to the debate to the reform processes and a small guide to these processes and their latest outcomes.

Expert consensus document: European Consensus Statement on congenital hypogonadotropic hypogonadism-pathogenesis, diagnosis and treatment.

Congenital hypogonadotropic hypogonadism (CHH) is a rare disorder caused by the deficient production, secretion or action of gonadotropin-releasing hormone (GnRH), which is the master hormone regulating the reproductive axis. CHH is clinically and genetically heterogeneous, with >25 different causal genes identified to date. Clinically, the disorder is characterized by an absence of puberty and infertility. The association of CHH with a defective sense of smell (anosmia or hyposmia), which is found in ∼50% of patients with CHH is termed Kallmann syndrome and results from incomplete embryonic migration of GnRH-synthesizing neurons. CHH can be challenging to diagnose, particularly when attempting to differentiate it from constitutional delay of puberty. A timely diagnosis and treatment to induce puberty can be beneficial for sexual, bone and metabolic health, and might help minimize some of the psychological effects of CHH. In most cases, fertility can be induced using specialized treatment regimens and several predictors of outcome have been identified. Patients typically require lifelong treatment, yet ∼10-20% of patients exhibit a spontaneous recovery of reproductive function. This Consensus Statement summarizes approaches for the diagnosis and treatment of CHH and discusses important unanswered questions in the field.

Tools and data services registry: a community effort to document bioinformatics resources.

Life sciences are yielding huge data sets that underpin scientific discoveries fundamental to improvement in human health, agriculture and the environment. In support of these discoveries, a plethora of databases and tools are deployed, in technically complex and diverse implementations, across a spectrum of scientific disciplines. The corpus of documentation of these resources is fragmented across the Web, with much redundancy, and has lacked a common standard of information. The outcome is that scientists must often struggle to find, understand, compare and use the best resources for the task at hand.Here we present a community-driven curation effort, supported by ELIXIR-the European infrastructure for biological information-that aspires to a comprehensive and consistent registry of information about bioinformatics resources. The sustainable upkeep of this Tools and Data Services Registry is assured by a curation effort driven by and tailored to local needs, and shared amongst a network of engaged partners.As of November 2015, the registry includes 1785 resources, with depositions from 126 individual registrations including 52 institutional providers and 74 individuals. With community support, the registry can become a standard for dissemination of information about bioinformatics resources: we welcome everyone to join us in this common endeavour. The registry is freely available at https://bio.tools.

Impacte d'un programa d'informació sobre l'elaboració del document de voluntats anticipades

Tot i que en el nostre territori comptem des de els anys 80 amb diferents models de Document de Voluntats Anticipades (DVA), aquests continuen essent desconeguts tant per la ciutadania com pels professionals de la salut. Aquesta situació ha fet que ens plantegem com a objectiu d’aquest estudi descriure si existeix la correlació entre el fet de proporcionar informació sobre el DVA i la motivació per la seva realització. En aquest estudi hem agafat com a mostra els usuaris del servei de psicogeriatria de la Fundació Sociosanitaria de Manresa l’Hospital de Sant Andreu de Manresa, tenint en compte les recomanacions del Document Sitges del 2005 i d’altres autors que recomanen fer el DVA en situació de demència lleu o moderada. També s’ha tingut present l’elevada prevalença d’aquesta patologia. S'ha dissenyat un assaig clínic comunitari amb aleatorització de dos consultoris d'un servei de psicogeriatria. Els metges del consultori assignat al grup control feien el tractament habitual en relació al DVA, és a dir, no informar els pacients atesos sobre l'existència i característiques del DVA, i els metges del consultori assignat al grup intervenció donaven informació reglada als seus pacients sobre el DVA. En el moment de la inclusió es registrava informació sociodemogràfica i clínica per poder classificar els participants i, també a tots els subjectes inclosos en l'assaig, al cap de tres setmanes se'ls feia una enquesta telefònica per avaluar l'opinió i el coneixement sobre el DVA. De les respostes de l’enquesta podem extreure com a resultats que més del 90% dels subjectes del grup control no coneixen el DVA. També s’observa de manera significativa com les persones del grup intervenció parlen amb el metge,la infermera i/o la família sobre la dependència i la mort, tenint en compte que la mort i la dependència continuen sent un tema tabú, i que la majoria de la població de l’estudi no planifiquen com volen ser atesos. Tanmateix s’observa com un 2’3 % tenia fet el DVA i un 22’7% manifesten la seva voluntat de realitzar-lo. Amb aquest estudi es conclou que el fet de proporcionar informació sobre el DVA als usuaris del servei de psicogeriatria afavoreix que aquests estiguin motivats per la realització d’aquest document; al mateix temps també afavoreix la planificació de les cures i el parlar sobres temes com la mort i/o la dependència amb la família, el metge la infermera.

Project Master Document adaption in order fulfillment process

This thesis discusses adaption of new project management tool at ABB Oy Motors and Generators business unit, Synchronous Machines profit centre. Thesis studies project modeling in general and buries in the Gate Model used at ABB Synchronous Machines. It is essential to understand Gate Model because this new project management tool, called Project Master Document, is created on the base of the existing project model. Thesis also analyzes goals and structure of Project Master Document in order to ease implementation of this new tool. Project Master Document aims to improved customer order fulfillment by clearing order handover interface. Office process, especially responsibilities and target dates, become also clearer after Master Document implementation. The document is built to be frame for whole order fulfillment process including check points for each gate of project model and updated memos from all project meetings. Furthermore, project progress will be clearly stated by status markings and visualized with colors.