RNA recurrent motifs : identification and characterization

La détermination de la structure tertiaire du ribosome fut une étape importante dans la compréhension du mécanisme de la synthèse des protéines. Par contre, l’élucidation de la structure du ribosome comme tel ne permet pas une compréhension de sa fonction. Pour mieux comprendre la nature des relations entre la structure et la fonction du ribosome, sa structure doit être étudiée de manière systématique. Au cours des dernières années, nous avons entrepris une démarche systématique afin d’identifier et de caractériser de nouveaux motifs structuraux qui existent dans la structure du ribosome et d’autres molécules contenant de l’ARN. L’analyse de plusieurs exemples d’empaquetage de deux hélices d’ARN dans la structure du ribosome nous a permis d’identifier un nouveau motif structural, nommé « G-ribo ». Dans ce motif, l’interaction d’une guanosine dans une hélice avec le ribose d’un nucléotide d’une autre hélice donne naissance à un réseau d’interactions complexes entre les nucléotides voisins. Le motif G-ribo est retrouvé à 8 endroits dans la structure du ribosome. La structure du G-ribo possède certaines particularités qui lui permettent de favoriser la formation d’un certain type de pseudo-nœuds dans le ribosome. L’analyse systématique de la structure du ribosome et de la ARNase P a permis d’identifier un autre motif structural, nommé « DTJ » ou « Double-Twist Joint motif ». Ce motif est formé de trois courtes hélices qui s’empilent l’une sur l’autre. Dans la zone de contact entre chaque paire d’hélices, deux paires de bases consécutives sont surenroulées par rapport à deux paires de bases consécutives retrouvées dans l’ARN de forme A. Un nucléotide d’une paire de bases est toujours connecté directement à un nucléotide de la paire de bases surenroulée, tandis que les nucléotides opposés sont connectés par un ou plusieurs nucléotides non appariés. L’introduction d’un surenroulement entre deux paires de bases consécutives brise l’empilement entre les nucléotides et déstabilise l’hélice d’ARN. Dans le motif DTJ, les nucléotides non appariés qui lient les deux paires de bases surenroulées interagissent avec une des trois hélices qui forment le motif, offrant ainsi une stratégie élégante de stabilisation de l’arrangement. Pour déterminer les contraintes de séquences imposées sur la structure tertiaire d’un motif récurrent dans le ribosome, nous avons développé une nouvelle approche expérimentale. Nous avons introduit des librairies combinatoires de certains nucléotides retrouvés dans des motifs particuliers du ribosome. Suite à l’analyse des séquences alternatives sélectionnées in vivo pour différents représentants d’un motif, nous avons été en mesure d’identifier les contraintes responsables de l’intégrité d’un motif et celles responsables d’interactions avec les éléments qui forment le contexte structural du motif. Les résultats présentés dans cette thèse élargissent considérablement notre compréhension des principes de formation de la structure d’ARN et apportent une nouvelle façon d’identifier et de caractériser de nouveaux motifs structuraux d’ARN.

Clustering algorithms and shape factor methods to discriminate among small GTPase phenotypes using DIC image analysis.

Naïvement perçu, le processus d’évolution est une succession d’événements de duplication et de mutations graduelles dans le génome qui mènent à des changements dans les fonctions et les interactions du protéome. La famille des hydrolases de guanosine triphosphate (GTPases) similaire à Ras constitue un bon modèle de travail afin de comprendre ce phénomène fondamental, car cette famille de protéines contient un nombre limité d’éléments qui diffèrent en fonctionnalité et en interactions. Globalement, nous désirons comprendre comment les mutations singulières au niveau des GTPases affectent la morphologie des cellules ainsi que leur degré d’impact sur les populations asynchrones. Mon travail de maîtrise vise à classifier de manière significative différents phénotypes de la levure Saccaromyces cerevisiae via l’analyse de plusieurs critères morphologiques de souches exprimant des GTPases mutées et natives. Notre approche à base de microscopie et d’analyses bioinformatique des images DIC (microscopie d’interférence différentielle de contraste) permet de distinguer les phénotypes propres aux cellules natives et aux mutants. L’emploi de cette méthode a permis une détection automatisée et une caractérisation des phénotypes mutants associés à la sur-expression de GTPases constitutivement actives. Les mutants de GTPases constitutivement actifs Cdc42 Q61L, Rho5 Q91H, Ras1 Q68L et Rsr1 G12V ont été analysés avec succès. En effet, l’implémentation de différents algorithmes de partitionnement, permet d’analyser des données qui combinent les mesures morphologiques de population native et mutantes. Nos résultats démontrent que l’algorithme Fuzzy C-Means performe un partitionnement efficace des cellules natives ou mutantes, où les différents types de cellules sont classifiés en fonction de plusieurs facteurs de formes cellulaires obtenus à partir des images DIC. Cette analyse démontre que les mutations Cdc42 Q61L, Rho5 Q91H, Ras1 Q68L et Rsr1 G12V induisent respectivement des phénotypes amorphe, allongé, rond et large qui sont représentés par des vecteurs de facteurs de forme distincts. Ces distinctions sont observées avec différentes proportions (morphologie mutante / morphologie native) dans les populations de mutants. Le développement de nouvelles méthodes automatisées d’analyse morphologique des cellules natives et mutantes s’avère extrêmement utile pour l’étude de la famille des GTPases ainsi que des résidus spécifiques qui dictent leurs fonctions et réseau d’interaction. Nous pouvons maintenant envisager de produire des mutants de GTPases qui inversent leur fonction en ciblant des résidus divergents. La substitution fonctionnelle est ensuite détectée au niveau morphologique grâce à notre nouvelle stratégie quantitative. Ce type d’analyse peut également être transposé à d’autres familles de protéines et contribuer de manière significative au domaine de la biologie évolutive.

Le peptide natriurétique auriculaire induit la différenciation cardiaque dans les cellules souches embryonnaires carcinomateuses de souris P19

Traditionnellement associée à la reproduction féminine, l'ocytocine (OT), une hormone peptidique synthétisée par les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus et sécrétée par l'hypophyse postérieure (neurohypophyse), a été récemment revue et a été démontrée avoir plusieurs nouveaux rôles dans le système cardio-vasculaire. En effet, notre laboratoire a montré que l’OT peut induire la différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en cardiomyocytes (CM) fonctionnels. À l’aide du modèle cellulaire embryonnaire carcinomateux de souris P19, il a été démontré que ce processus survenait suite à la libération de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) dépendante du monoxyde d’azote. De même, il est connu que le peptide natriurétique auriculaire (ANP), un peptide produit, stocké et sécrété par les myocytes cardiaques, peut aussi induire la production du GMPc. De nombreuses études ont démontré que le cœur ayant subi un infarctus pouvait être régénéré à partir d’une population isolée de cellules souches et progénitrices transplantées. Une de ces populations de cellules, fréquemment isolées à partir d'organes provenant d'animaux aux stades de développement embryonnaire et adulte, appelée « Side Population » (SP), sont identifiées par cytométrie en flux (FACS) comme une population de cellules non marquées par le colorant fluorescent Hoechst 33342 (Ho). Les cellules SP expriment des protéines de transport spécifiques, de la famille ATP-binding cassette, qui ont pour rôle de transporter activement le colorant fluorescent Ho de leur cytoplasme. La sous-population de cellules SP isolée du cœur affiche un potentiel de différenciation cardiaque amélioré en réponse à un traitement avec l’OT. Récemment, l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle des CSE a été mise en évidence, et cela a été corrélé avec la présence de sous-populations cellulaires ressemblant beaucoup aux cellules SP issues du cœur. Puisque l’ANP peut induire la production du GMPc et qu’il a été démontré que la différenciation cardiaque était médiée par la production du GMPc, alors nous émettons l'hypothèse selon laquelle l’ANP pourrait induire la différenciation cardiaque. Étant donné que les CSE sont composés d’un mélange de différents types cellulaires alors nous émettons aussi l’hypothèse selon laquelle l’utilisation d’une sous-population de CSE plus homogène renforcerait le potentiel de différenciation de l'ANP. Méthodes : Les SP ont été isolées des cellules P19 par FACS en utilisant la méthode d’exclusion du colorant fluorescent Ho. Puis, leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence (IF) pour les marqueurs de l’état indifférencié, d’auto-renouvellement et de pluripotence octamer-binding transcription factor 4 (OCT4) et stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA1). Ensuite, la dose pharmacologique optimale d’ANP a été déterminée via des tests de cytotoxicité sur des cellules P19 (MTT assay). Pour induire la différenciation en cardiomyocytes, des cellules à l’état de sphéroïdes ont été formées à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » sous la stimulation de l’ANP pendant 5 jours. Puis, des cryosections ont été faites dans les sphéroïdes afin de mettre en évidence la présence de marqueurs de cellules cardiaques progénitrices tels que GATA4, Nkx2.5 et un marqueur mitochondrial spécifique Tom22. Ensuite, les cellules SP P19 ont été stimulées dans les sphéroïdes cellulaires par le traitement avec de l'ANP (10-7 M) ou de l’OT (10-7 M), de l’antagoniste spécifique du guanylate cyclase particulé (GCp) A71915 (10-6 M), ainsi que la combinaison des inducteurs OT+ANP, OT+A71915, ANP+A71915. Après la mise en culture, la différenciation en cardiomyocytes a été identifié par l’apparition de colonies de cellules battantes caractéristiques des cellules cardiaques, par la détermination du phénotype cellulaire par IF, et enfin par l’extraction d'ARN et de protéines qui ont été utilisés pour le dosage du GMPc par RIA, l’expression des ARNm par RT-PCR et l’expression des protéines par immunobuvardage de type western. Résultats : Les sphéroïdes obtenus à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » ont montré une hausse modeste de l’expression des ARNm suivants : OTR, ANP et GATA4 comparativement aux cellules cultivées en monocouches. Les sphéroïdes induits par l’ANP ont présenté une augmentation significative des facteurs de transcription cardiaque GATA4 et Nkx2.5 ainsi qu’un plus grand nombre de mitochondries caractérisé par une plus grande présence de Tom22. De plus, L’ANP a induit l’apparition de colonies de cellules battantes du jour 7 (stade précoce) au jour 14 (stade mature) de façon presque similaire à l’OT. Cependant, la combinaison de l’ANP avec l’OT n’a pas induit de colonies de cellules battantes suggérant un effet opposé à celui de l’OT. Par IF, nous avons quantifié (nombre de cellules positives) et caractérisé, du jour 6 au jour 14 de différenciation, le phénotype cardiaque de nos cellules en utilisant les marqueurs suivants : Troponine T Cardiaque, ANP, Connexines 40 et 43, l’isoforme ventriculaire de la chaîne légère de myosine (MLC-2v), OTR. Les SP différenciées sous la stimulation de l’ANP ont montré une augmentation significative du GMPc intracellulaire comparé aux cellules non différenciées. À notre grande surprise, l’antagoniste A71915 a induit une plus grande apparition de colonies de cellules battantes comparativement à l’OT et l’ANP à un jour précoce de différenciation cardiaque et l’ajout de l’OT ou de l’ANP a potentialisé ses effets, augmentant encore plus la proportion de colonies de cellules battantes. De plus, la taille des colonies de cellules battantes était encore plus importante que sous la simple stimulation de l’OT ou de l’ANP. Les analyses radioimmunologiques dans les cellules SP P19 stimulés avec l’ANP, A71915 et la combinaison des deux pendant 15min, 30min et 60min a montré que l’ANP stimule significativement la production du GMPc, cependant A71915 n’abolit pas les effets de l’ANP et celui-ci au contraire stimule la production du GMPc via des effets agonistes partiels. Conclusion : Nos résultats démontrent d’une part que l’ANP induit la différenciation des cellules SP P19 en CM fonctionnels. D’autre part, il semblerait que la voie de signalisation NPRA-B/GCp/GMPc soit impliquée dans le mécanisme de différenciation cardiaque puisque l’abolition du GMPc médiée par le GCp potentialise la différenciation cardiaque et il semblerait que cette voie de signalisation soit additive de la voie de signalisation induite par l’OT, NO/GCs/GMPc, puisque l’ajout de l’OT à l’antagoniste A71915 stimule plus fortement la différenciation cardiaque que l’OT ou l’A71915 seuls. Cela suggère que l’effet thérapeutique des peptides natriurétiques observé dans la défaillance cardiaque ainsi que les propriétés vasodilatatrices de certains antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques inclus la stimulation de la différenciation des cellules souches en cardiomyocytes. Cela laisse donc à penser que les peptides natriurétiques ou les antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques pourraient être une alternative très intéressante dans la thérapie cellulaire visant à induire la régénération cardiovasculaire.

Nouveaux outils de pharmacodynamie des immunosuppresseurs chez des receveurs pédiatriques de greffe d’organe

L’immunosuppression optimale après greffe d’organe solide est une balance délicate et propre à chaque individu entre le risque de rejet et les risques liés à une surexposition au traitement immunosuppresseur. L’évaluation de la fonction résiduelle des lymphocytes T après stimulation par un mitogène (pharmacodynamie effective) devrait permettre de mesurer l’effet direct des médicaments immunosuppresseurs sur leur cible. Nous avons étudié différents paramètres de pharmacodynamie effective chez 34 receveurs pédiatriques de greffe d’organes solides traités par tacrolimus et mycophénolate. Les tests proposés dans ce travail sont adaptés au milieu pédiatrique et à une réalisation en temps réel. La quantification du CD25 parmi les CD4 activés par l’OKT3 permet de distinguer deux groupes de patients selon leur degré d’immunosuppression. L’âge médian est plus bas et la concentration plasmatique médiane en MPA plus élevée dans le groupe de patients plus fortement immunosupprimés. L’étude des paramètres immunologiques pouvant influencer la réponse (sécrétion des interleukines, proportion des sous-populations lymphocytaires CD4, CD8, T naïfs et Trég) ainsi que l’étude du pouvoir de restauration de la fonction lymphocytaire par l’Il-2, la guanosine ou la xanthosine, ne permettent pas de mieux comprendre les variabilités interindividuelles observées. Ces résultats devront être confirmés sur une cohorte plus grande de patients afin de juger de leur intérêt en pratique clinique.

Effet du resvératrol sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à l’hypertrophie ventriculaire gauche dans un modèle porcin.

Les propriétés antioxydantes du resvératrol sont d’un grand intérêt pour contrer la dysfonction endothéliale où la contribution du stress oxydant est majeure. Cette dysfonction endothéliale est d’ailleurs bien caractérisée en hypertrophie ventriculaire gauche (HVG). Cette étude vise à explorer les effets thérapeutiques du resvératrol sur la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques associée à l’HVG. L’HVG est induite suite à un cerclage aortique (CA) sur des porcelets de 2 mois. Le resvératrol est ensuite administré à 20 mg/kg/jour per os aux animaux répertoriés dans différents groupes. Le groupe 1 comprend les animaux contrôles sans CA alors que le groupe 2 représente les porcelets ayant subit le CA sans traitement. Le groupe 3 comprend les animaux traités pendant les 60 jours après la chirurgie alors que le groupe 4 est traité seulement à partir du 30ème jour jusqu’au jour 60. Des analyses échocardiographiques et histologiques ont été effectuées afin de déterminer le degré d’hypertrophie et l’impact du resvératrol sur la progression de l’HVG alors que la réactivité vasculaire a été évaluée par des expériences de chambres d’organes. La dysfonction endothéliale a été étudiée in vitro par quantification des métabolites nitriques et des niveaux de GMPc tandis que le stress oxydant est décrit par les niveaux d’angiotensine II (Ang II) et de protéines carbonylées. Les courbes dose-réponse à la sérotonine du groupe 3 traité pendant les 60 jours au resvératrol ont démontré une relaxation vasculaire significativement améliorée comparé au groupe 2 non-traité (p<0,05). Le pourcentage de changement du rapport de la masse du ventricule gauche sur la masse corporelle (LVmass/BW) a démontré une inhibition du développement de l’HVG dans le groupe 3 alors que le groupe 4 n’a pas eu d’effets bénéfiques des 30 jours de traitement au resvératrol. La biodisponibilité du NO représentée par la mesure de ses métabolites en circulation (398,71±21,74 ; 151,04±14,95 ; 241,86±15,53 ; 208,17±26,52 uM pour les groupes 1, 2, 3 et 4 respectivement, p<0,001 pour groupe 1 et 3 vs groupe 2) et par le niveau de GMPc a été augmentée avec l’administration du polyphénol (2,54±0,63 ; 0,67±0,45 ; 1,71±0,25 ; 1,98±0,29 pmol/ml pour les groupes 1, 2, 3 et 4 respectivement, p<0,05 pour groupe 1, 3 et 4 vs groupe 2). Le rôle antioxydant du resvératrol a été confirmé avec une réduction des niveaux de protéines carbonylées chez le groupe 3 comparé aux valeurs du groupe 2 (0,14±0,05 vs 0,33±0,03 nmol/mg respectivement) sans diminution des niveaux d’Ang II. Le resvératrol a aussi réduit l’hypertrophie des cardiomyocytes et la fibrose interstitielle. Ainsi, le resvératrol peut effectivement réduire la dysfonction endothéliale des artères coronaires épicardiques et limiter l’occurrence de remodelage myocardique associé à l’HVG, principalement à travers l’activation de la signalisation dépendante du NO.

5-HT2C and NMDA Receptors, IP3, cGMP and cAMP Functional Regulation in Pilocarpine Induced Temporal Lobe Epilepsy in Rats: Neuroprotective Role of Bacopa monnieri

Department of Biotechnology, Cochin University of Science and Technology

Mechanisms of agonist action at D-2 dopamine receptors

In this study, we investigated the biochemical mechanisms of agonist action at the G protein-coupled D-2 dopamine receptor expressed in Chinese hamster ovary cells. Stimulation of guanosine 5'-O-(3-[S-35]thio) triphosphate ([S-35]GTPgammaS) binding by full and partial agonists was determined at different concentrations of [S-35]GTPgammaS (0.1 and 10 nM) and in the presence of different concentrations of GDP. At both concentrations of [S-35]GTPgammaS, increasing GDP decreased the [S-35]GTPgammaS binding observed with maximally stimulating concentrations of agonist, with partial agonists exhibiting greater sensitivity to the effects of GDP than full agonists. The relative efficacy of partial agonists was greater at the lower GDP concentrations. Concentration-response experiments were performed for a range of agonists at the two [S-35]GTPgammaS concentrations and with different concentrations of GDP. At 0.1 nM [S-35]GTPgammaS, the potency of both full and partial agonists was dependent on the GDP concentration in the assays. At 10 nM [S-35]GTPgammaS, the potency of full agonists exhibited a greater dependence on the GDP concentration, whereas the potency of partial agonists was virtually independent of GDP. We concluded that at the lower [S-35]GTPgammaS concentration, the rate-determining step in G protein activation is the binding of [S-35]GTPgammaS to the G protein. At the higher [S-35]GTPgammaS concentration, for full agonists, [S-35]GTPgammaS binding remains the slowest step, whereas for partial agonists, another (GDP-independent) step, probably ternary complex breakdown, becomes rate-determining.

Investigation of the mechanism of agonist and inverse agonist action at D-2 dopamine receptors

This study investigated, for the D-2 dopamine receptor, the relation between the ability of agonists and inverse agonists to stabilise different states of the receptor and their relative efficacies. K-i values for agonists were determined in competition, versus the binding of the antagonist [H-3]spiperone. Competition data were fitted best by a two-binding site model (with the exception of bromocriptine, for which a one-binding site model provided the best fit) and agonist affinities for the higher (K-h) (G protein-coupled) and lower affinity (K-l) (G protein-uncoupled) sites determined. Ki values for agonists were also determined in competition versus the binding of the agonist [H-3]N-propylnorapomorphine (NPA) to provide a second estimate of K-h,. Maximal agonist effects (E-max) and their potencies (EC50) were determined from concentration-response curves for agonist stimulation of guanosine-5'-O-(3-[S-32] thiotriphosphate) ([S-35]GTPgammaS) binding. The ability of agonists to stabilise the G protein-coupled state of the receptor (K-l/K-h, determined from ligand-binding assays) did not correlate with either of two measures of relative efficacy (relative E-max, Kl/EC50) of agonists determined in [S-35]GTPgammaS-binding assays, when the data for all of the compounds tested were analysed For a subset of compounds, however, there was a relation between K-l/K-h and E-max.. Competition-binding data versus [H-3]spiperone and [H-3]NPA for a range of inverse agonists were fitted best by a one-binding site model. K-i values for the inverse agonists tested were slightly lower in competition versus [H-3]NPA compared to [H-3]spiperone. These data do not provide support for the idea that inverse agonists act by binding preferentially to the ground state of the receptor. (C) 2004 Elsevier Inc. All rights reserved.

Pharmacological analysis of a dopamine D-2Short: G(alpha o) fusion protein expressed in Sf9 cells

A dopamine D-2Short receptor:G(alphao) fusion protein was expressed in Sf9 cells using the baculovirus expression system. [H-3]Spiperone bound to D-2Short:G(alphao) with a pK(d) approximate to 10. Dopamine stimulated the binding of [S-35]guanosine-5'-O-(3-thio)triphosphate (GTPgammaS) to D-2Short:G(alphao) expressed with Gbeta(1)gamma(2) (E-max > 460%; pEC(50) 5.43 +/- 0.06). Most of the putative D-2 antagonists behaved as inverse agonists (suppressing basal [S-35]GTPgammaS binding) at D-2Short:G(alphao)/Gbeta(1)gamma(2) although (-)-suipiride and ziprasidone were neutral antagonists. Competition of [H-3]spiperone binding by dopamine and 10,11-dihydroxy-N-n-propylnorapo-morphine revealed two, binding sites of different affinities, even in the presence of GTP (100 muM). The D-2Short:G(alphao) fusion protein is therefore a good model for characterising D-2 receptors. (C) 2003 Published by Elsevier Science B.V. on behalf of the Federation of European Biochemical Societies.

Differences in glutamic acid and 5'-ribonucleotide contents between flesh and pulp of tomatoes and the relationship with umami taste

A difference in taste characteristics between the outer flesh and the inner pulp of tomatoes has been observed; in particular the pulp, which contains the seeds, had more umami taste. Analysis of the free amino acids and 5 '-ribonucleotides in the different parts of 13 varieties of tomatoes showed that in all cases the pulp contained higher levels of glutamic acid, 5 '-adenosine monophosphate (AMP), 5 '-guanosine monophosphate, 5 '-uridine monophosphate, and 5 '-cytidine monophosphate. The mean concentration of glutamic acid in the flesh was 1.26 g/kg and that in the pulp 4.56 g/kg but in some varieties the difference between pulp and flesh was more than 6-fold. For AMP, the mean concentration in the flesh was 80 mg/kg and that in the pulp was 295 mg/kg with one variety showing an 11-fold difference between pulp and flesh. These differences in concentration of these compounds, which are known to possess umami characteristics, provide an explanation for the perceived difference in umami taste between the flesh and pulp of tomatoes.

Mechanisms underlying agonist efficacy

Agonist efficacy is a measure of how well an agonist can stimulate a response system linked to a receptor. Efficacy can be assessed in functional assays and various parameters (E-max, K-A/EC50, E-max center dot K-A/EC50) determined. The E-max center dot K-A/EC50 parameter provides a good estimate of efficacy across the full range of efficacy. A convenient assay for the efficacy of agonists for some receptors is provided by the [S-35]GTP[S] (guanosine 5'-[gamma-[S-35]thio]triphosphate)-binding assay. in this assay, the normal GTP-binding event in GPCR (G-protein-coupled receptor) activation is replaced by the binding of the non-hydrolysable analogue [S-35]GTP[S]. This assay may be used to profile ligands for their efficacy, and an example here is the D-2 dopamine receptor where an efficacy scale has been set up using this assay. The mechanisms underlying the assay have been probed. The time course of [S-35]GTP[S] binding follows a pseudo-first-order reaction with [S-35]GTP[S] binding reaching equilibrium after approx. 3 h. The [S-35]GTP[S]-binding event is the rate-deter mining step in the assay. Agonists regulate the maximal level of [S-35]GTP[S] bound, rather than the rate constant for binding. The [S-35]GTP[S]-binding assay therefore determines agonist efficacy on the basis of the amount of [S-35]GTP[S] bound rather than the rate of binding.

Mechanisms of G protein activation via the D-2 dopamine receptor: evidence for persistent receptor/G protein interaction after agonist stimulation

Background and purpose: The aim of this report is to study mechanisms of G protein activation by agonists. Experimental approach: The association and dissociation of guanosine 5'-O-(3-[S-35] thio) triphosphate ([S-35] GTP gamma S) binding at G proteins in membranes of CHO cells stably transfected with the human dopamine D-2short receptor was studied in the presence of a range of agonists. Key results: Binding of [S-35] GTPgS was dissociable in the absence of agonist and dissociation was accelerated both in rate and extent by dopamine, an effect which was blocked by the dopamine D-2 receptor antagonist raclopride and by suramin, which inhibits receptor/G protein interaction. A range of agonists of varying efficacy increased the rate of dissociation of [S-35] GTPgS binding, with the more efficacious agonists resulting in faster dissociation. Agonists were able to dissociate about 70% of the pre-bound [S-35] GTPgS, leaving a component which may not be accessible to the agonist-bound receptor. The dissociable component of the [S-35] GTPgS binding was reduced with longer association times and increased [S-35] GTPgS concentrations. Conclusions and implications: These data are consistent with [S-35] GTPgS binding being initially to receptor-linked G proteins and then to G proteins which have separated from the agonist bound receptor. Under the conditions used typically for [S-35] GTPgS binding assays, therefore, much of the agonist-receptor complex remains in proximity to G proteins after they have been activated by agonist.

Anticancer activity of organometallic compounds. 3. The reaction of dimethyltin dichloride with nucleosides under biologically relevant conditions

This paper reports the reaction of SnMe2Cl2 with adenosine, guanosine and inosine in aqueous solution at pH 4.5. The nucleosides give probably polymeric species in which there is monodentate coordination to O2′ of the ribose ring as indicated by 80 MHz PMR.

The R1441C mutation alters the folding properties of the ROC domain of LRRK2

LRRK2 is a 250 kDa multidomain protein, mutations in which cause familial Parkinson's disease. Previously, we have demonstrated that the R1441C mutation in the ROC domain decreases GTPase activity. Here we show that the R1441C alters the folding properties of the ROC domain, lowering its thermodynamic stability. Similar to small GTPases, binding of different guanosine nucleotides alters the stability of the ROC domain, suggesting that there is an alteration in conformation dependent on GDP or GTP occupying the active site. GTP/GDP bound state also alters the self-interaction of the ROC domain, accentuating the impact of the R1441C mutation on this property. These data suggest a mechanism whereby the R1441C mutation can reduce the GTPase activity of LRRK2, and highlights the possibility of targeting the stability of the ROC domain as a therapeutic avenue in LRRK2 disease.

GTP binding controls complex formation by the human ROCO protein MASL1

The human ROCO proteins are a family of multi-domain proteins sharing a conserved ROC-COR supra-domain. The family has four members: leu- cine-rich repeat kinase 1 (LRRK1), leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2), death-associated protein kinase 1 (DAPK1) and malignant fibrous histiocy- toma amplified sequences with leucine-rich tandem repeats 1 (MASL1). Previous studies of LRRK1/2 and DAPK1 have shown that the ROC (Ras of complex proteins) domain can bind and hydrolyse GTP, but the cellular consequences of this activity are still unclear. Here, the first biochemical characterization of MASL1 and the impact of GTP binding on MASL1 complex formation are reported. The results demonstrate that MASL1, similar to other ROCO proteins, can bind guanosine nucleotides via its ROC domain. Furthermore, MASL1 exists in two distinct cellular com- plexes associated with heat shock protein 60, and the formation of a low molecular weight pool of MASL1 is modulated by GTP binding. Finally, loss of GTP enhances MASL1 toxicity in cells. Taken together, these data point to a central role for the ROC/GTPase domain of MASL1 in the reg- ulation of its cellular function.