Synthesis and multi-target biological profiling of a novel family of rhein derivatives as disease-modifying anti-Alzheimer agents

We have synthesized a family of rhein-huprine hybrids to hit several key targets for Alzheimer"s disease. Biological screening performed in vitro and in Escherichia coli cells has shown that these hybrids exhibit potent inhibitory activities against human acetylcholinesterase butyrylcholinesterase, and BACE-1, dual Aβ42 and tau anti-aggregating activity, and brain permeability. Ex vivo studies with the leads (+)- and (-)-7e in brain slices of C57bl6 mice have revealed that they efficiently protect against the Aβ-induced synaptic dysfunction , preventing the loss of synaptic proteins and/or have a positive effect on the induction of long term potentiation. In vivo studies in APP-PS1 transgenic mice treated i.p. for 4 weeks with (+)- and (-)-7e have shown a central soluble Aβ lowering effect, accompanied by an increase in the levels of mature amyloid precursor protein (APP). Thus, (+)- and (-)-7e emerge as very promising disease-modifying anti-Alzheimer drug candidates.

Génomique fonctionnelle des cellules corticotropes hypophysaires : contrôle génétique de la gestion systémique des stress

L'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HPA) permet de maintenir l'homéostasie de l'organisme face à divers stress. Qu'ils soient de nature psychologique, physique ou inflammatoire/infectieux, les stress provoquent la synthèse et la libération de CRH par l'hypothalamus. Les cellules corticotropes hypophysaires perçoivent ce signal et en réaction, produisent et sécrètent l'ACTH. Ceci induit la synthèse des glucocorticoïdes (Gc) par le cortex surrénalien; ces stéroïdes mettent le système métabolique en état d’alerte pour la réponse au stress et à l’agression. Les Gc ont le rôle essentiel de contrôler les défenses de l'organisme, en plus d'exercer une rétro-inhibition sur l'axe HPA. L'ACTH est une petite hormone peptidique produite par le clivage d'un précurseur: la pro-opiomélanocortine (POMC). À cause de sa position critique dans la normalisation de l'homéostasie, le contrôle transcriptionnel du gène Pomc a fait l'objet d'études approfondies au cours des dernières décennies. Nous savons maintenant que la région promotrice du gène Pomc permet une expression ciblée dans les cellules POMC hypophysaires. L'étude du locus Pomc par des technologies génomiques m'a permis de découvrir un nouvel élément de régulation qui est conservé à travers l'évolution des mammifères. La caractérisation de cet enhancer a démontré qu'il dirige une expression restreinte à l'hypophyse, et plus particulièrement dans les cellules corticotropes. De façon intéressante, l'activité de cet élément dépend d'un nouveau site de liaison recrutant un homodimère du facteur de transcription Tpit, dont l'expression est également limitée aux cellules POMC de l'hypophyse. La découverte de cet enhancer ajoute une toute nouvelle dimension à la régulation de l'expression de POMC. Les cytokines pro-inflammatoires IL6/LIF et les Gc sont connus pour leur antagonisme sur la réaction inflammatoire et sur le promoteur Pomc via l'action des facteurs de transcription Stat3 et GR respectivement. L'analyse génomique des sites liés ii par ces deux facteurs nous a révélé une interrelation complexe et a permis de définir un code transcriptionnel entre ces voies de signalisation. En plus de leur action par interaction directe avec l’ADN au niveau des séquences régulatrices, ces facteurs interagissent directement entre eux avec des résultats transcriptionnels différents. Ainsi, le recrutement de GR par contact protéine:protéine (tethering) sur Stat3 étant lié à l'ADN provoque un antagonisme transcriptionnel. Inversement, le tethering de Stat3 sur GR supporte une action synergique, tout comme leur co-recrutement à l'ADN sur des sites contigus ou composites. Lors d'une activation soutenue, ce synergisme entre les voies IL6/LIF et Gc induit une réponse innée de défense cellulaire. Ainsi lors d'un stress majeur, ce mécanisme de défense est mis en branle dans toutes les cellules et tissus. En somme, les travaux présentés dans cette thèse définissent les mécanismes transcriptionnels engagés dans le combat de l'organisme contre les stress. Plus particulièrement, ces mécanismes ont été décrits au niveau de la réponse globale des corticotropes et du gène Pomc. Il est essentiel pour l'organisme d'induire adéquatement ces mécanismes afin de faire face aux stress et d'éviter des dérèglements comme les maladies inflammatoires et métaboliques.

Studies on IL-18 in HIV infection : effects of the cytokine on intestinal integrity, and platelets as a new source of the cytokine

L'interleukine IL-18 (IL-18), un membre de la famille de l’IL-1, est une cytokine pro-inflammatoire multifonctionnelle. Elle est produite par les monocytes, les macrophages, les cellules dendritiques, les cellules épithéliales, les kératinocytes et le cortex surrénal dans le corps humain. Cette cytokine est d'abord produite comme une protéine précurseure inactive, qui est par la suite clivée en une forme mature par la caspase-1 activée. La caspase, en elle-même, existe comme précurseur inactif dans les cellules humaines et requiert l'assemblage d'inflammasomes pour son activation. L'IL-18 pour joue un rôle clé dans la médiation des conditions inflammatoires. Notre laboratoire et d'autres ont montré que l'infection par le VIH est accompagnée d'une augmentation des taux circulants d'IL-18 avec une diminution des niveaux de son antagoniste, l'interleukine-18 binding protein (IL-18BP). Dans cette thèse, nous démontrons pour que l'IL-18 est également produite et sécrétée par les plaquettes humaines lors de leur activation. Les plaquettes contiennent des composants de l'inflammasome. Ils assemblent et activent la caspase-1, qui ensuite traite le précurseur de l'IL-18 dans sa forme mature au cours du processus d'activation des plaquettes. La cytokine est synthétisée de novo lors de l'activation des plaquettes. Contrairement à l'IL-18, les plaquettes expriment constitutivement l’IL-18BP, et la libèrent de manière constitutive, ainsi que lors de l'activation. L'IL-18 et l'IL-18BP sont colocalisés avec CD63, un marqueur pour les granules α des plaquettes. L'IL-18 libéré des plaquettes constitue la source principale de cette cytokine dans la circulation humaine chez les individus sains. Nous avons identifié des concentrations faibles de cette cytokine dans les lysats de plaquettes chez les individus infectés par le VIH par rapport à ceux en santé. D'autre part, les concentrations ont été augmentées dans le sérum et le plasma pauvre en plaquettes chez les individus infectés. Des résultats similaires ont été obtenus avec l'IL-18BP dans les lysats de plaquettes d'individus sains et infectés par le VIH. Cependant, des quantités plus faibles de cet antagoniste ont été trouvées dans le sérum et le plasma pauvre en plaquettes d'individus infectés par le VIH par rapport à ceux en santé. Nos résultats ont des implications importantes pour les maladies inflammatoires chroniques dans laquelle une activité accrue de l'IL-18 joue un rôle pathogène. Le VIH est également accompagné par une inflammation intestinale et une diminution de l'intégrité intestinale, mesurée par la réparation de la muqueuse, la régénération et la perméabilité. Cependant, on en sait peu sur la relation entre le niveau élevé de l'IL-18 associé à l'infection au VIH et la perméabilité intestinale: ceci n'a jamais été étudié. Dans cette thèse, nous démontrons le rôle du virus et sa protéine Tat à augmenter la production d'IL-18 chez deux lignées de cellules épithéliales intestinales (HT29 et Caco2) ainsi qu'une diminution de l'IL-18BP. L'IL-18 induit une hyperperméabilité de la barrière épithéliale en perturbant à la fois les jonctions serrées et adhérentes, et ce, en modulant l'expression et la distribution de l'occludine, de claudine-2 et de la bêta-caténine. Une désorganisation de l'actine F a également été observée dans les cellules lors de l'incubation avec l'IL-18. Les mêmes observations ont été faites avec la protéine Tat du VIH-1. Après une incubation prolongée, l'IL-18 a causé la mort des cellules intestinales et induit l'apoptose par l'activation de la caspase-1 et la caspase-3. Fait intéressant, les taux plasmatiques de lipopolysaccharides chez trois catégories différentes de patients au VIH (ART-naïf, ART-traitée et contrôleurs élite) sont en corrélation avec les niveaux plasmatiques de l'IL-18. Enfin, nous avons étudié la voie de signalisation à travers laquelle l'IL-18 induit une perméabilité intestinale accrue. En bref, nos études identifient les plaquettes comme une source importante d'IL-18, et leur activation lors d'une infection à VIH contribue à des concentrations accrues de cette cytokine. Le virus entraine également l'augmentation de la production de cytokines par les cellules épithéliales intestinales. L'activité biologique accrue de ces cytokines contribue à la pathogenèse du sida en augmentant la perméabilité intestinale et en causant la mort des cellules intestinales. L'IL-18 pourrait servir de cible moléculaire pour retarder la progression du sida et réduire l'inflammation chronique dans un stade précoce d'une infection à VIH.

Chronic hypoxia in the human neuroblastoma SH-SY5Y causes reduced expression of the putative alpha-secretases, ADAM10 and TACE, without altering their mRNA levels

Alzheimer's disease is more frequent following an ischemic or hypoxic episode, with levels of beta-amyloid peptides elevated in brains from patients. Similar increases are found after experimental ischemia in animals. It is possible that increased beta-amyloid deposition arises from alterations in amyloid precursor protein (APP) metabolism, indeed, we have shown that exposing cells of neuronal origin to chronic hypoxia decreased the secretion of soluble APP (sAPPalpha) derived by action of alpha-secretase on APP, coinciding with a decrease in protein levels of ADAM10, a disintegrin metalloprotease which is thought to be the major alpha-secretase. In the current study, we extended those observations to determine whether the expression of ADAM10 and another putative alpha-secretase, TACE, as well as the beta-secretase, BACE1 were regulated by chronic hypoxia at the level of protein and mRNA. Using Western blotting and RT-PCR, we demonstrate that after 48 h chronic hypoxia, such that sAPPalpha secretion is decreased by over 50%, protein levels of ADAM10 and TACE and by approximately 60% and 40% respectively with no significant decrease in BACE1 levels. In contrast, no change in the expression of the mRNA for these proteins could be detected. Thus, we conclude that under CH the level of the putative alpha-secretases, ADAM10 and TACE are regulated by post-translational mechanisms, most probably proteolysis, rather than at the level of transcription.

Differential changes in transforming growth factor β isoform expression during postnatal cardiac growth

Transforming growth factor-β (TGF-β) is synthesised as an inactive precursor protein; this is cleaved to produce the mature peptide and a latency associated protein (LAP), which remains associated with the mature peptide until activation by LAP degradation. Isoform specific antibodies raised against the LAPs for TGF-β2and -β3were used to determine the myocardial levels of LAP (activatable TGF-β) and full length precursor (inactive TGF-β) forms during post-natal development in the rat. TGF-β2was present predominantly as the precursor in 2 day old myocardium. There was an age-dependent shift from precursor protein to LAP between 2 and 28 days. A corresponding increase in the level of mature (activatable) TGF-β2was found. TGF-β3was detected in significant quantities only as LAP. However, a four-fold increase in the expression of TGF-β3LAP was observed between 2 and 28 days. The substantial increases in activatable forms of TGF-β2and -β3that occur in myocardium during the first 28 days of life in the rat support a role for these proteins in post-natal cardiac development.

Lunasin in cereal seeds: what is the origin?

Lunasin is a peptide from soybean seeds which has been demonstrated to have anticancer properties. It has also been reported in cereal seeds: wheat, rye, barley and Triticale. However, extensive searches of transcriptome and DNA sequence databases for wheat and other cereals have failed to identify sequences encoding either the lunasin peptide or a precursor protein. This raises the question of the origin of the lunasin reported in cereal grain.

Assembly of Recombinant Israeli Acute Paralysis virus capsids

The dicistrovirus Israeli Acute Paralysis Virus (IAPV) has been implicated in the worldwide decline of honey bees. Studies of IAPV and many other bee viruses in pure culture are restricted by available isolates and permissive cell culture. Here we show that coupling the IAPV major structural precursor protein ORF2 to its cognate 3C-like processing enzyme results in processing of the precursor to the individual structural proteins in a number of insect cell lines following expression by a recombinant baculovirus. The efficiency of expression is influenced by the level of IAPV 3C protein and moderation of its activity is required for optimal expression. The mature IAPV structural proteins assembled into empty capsids that migrated as particles on sucrose velocity gradients and showed typical dicistrovirus like morphology when examined by electron microscopy. Monoclonal antibodies raised to recombinant capsids were configured into a diagnostic test specific for the presence of IAPV. Recombinant capsids for each of the many bee viruses within the picornavirus family may provide virus specific reagents for the on-going investigation of the causes of honeybee loss.

SUMOylation: novel neuroprotective approach for Alzheimer's disease?

Alzheimer's disease (AD) is a progressive neurodegenerative disease characterized in the brain by the formation of amyloid-beta (Aβ)-containing plaques and neurofibrillary tangles containing the microtubule-associated protein tau. Neuroinflammation is another feature of AD and astrocytes are receiving increasing attention as key contributors. Although some progress has been made, the molecular mechanisms underlying the pathophysiology of AD remain unclear. Interestingly, some of the main proteins involved in AD, including amyloid precursor protein (APP) and tau, have recently been shown to be SUMOylated. The post-translational modification by SUMO (small ubiquitin-like modifier) has been shown to regulate APP and tau and may modulate other proteins implicated in AD. Here we present an overview of recent studies suggesting that protein SUMOylation might be involved in the underlying pathogenic mechanisms of AD and discuss how this could be exploited for therapeutic intervention.

Enhancement of the citrulline-nitric oxide cycle in astroglioma cells by the proline-rich peptide-10c from Bothrops jararaca venom

The biological activity of the proline rich decapeptde Bj PRO 10c a processing product of the C type natriuretic peptide precursor protein, expressed in the brain and the venom gland of the pit viper Bothrops jararaca, was originally attributed to the inhibition of the somatic angiotensm converting enzyme activity with subsequent ant hypertensive effect However recent results suggest broader biological activity may also be involved in the cardiovascular effects of this peptide Here we show that Bj PRO 10c enhances and sustains the generation of nitric made (NO) by regulating argininosuccinate synthase activity and thereby velocity of the citrulline NO cycle Bj PRO 10c-mediated effects not restricted to the cardiovascular system since NO production was also induced in cells of astroglial origin Bj PRO 10c was internalized by C6 astroglioma cells where it induces NO production and upregulation of the citrulline NO cycle cells in a dose dependent fashion In view of that, astroglial cells function as L arginine pool for NO production in neighboring neurons, we suggest a regulatory function for Bj PRO-10c on the metabolism of this gaseous neurotransmitter in the CNS Moreover, proliferation of astroglial cells was reduced in the presence of Bj PRO 10c however, cell death was not induced Since NO donors have been studied for the treatment of solid cancers Bj PRO 10c may serve as structural model for developing drugs to improve the effects of cancer therapy based on the peptide`s ability to augment NO production (C) 2010 Elsevier B V All rights reserved

Lithium reduces Gsk3b mRNA levels: implications for Alzheimer Disease

There is evidence of increased systemic expression of active GSK3B in Alzheimer`s disease patients, which apparently is associated with the formation of senile plaques and neurofibrillary tangles. Due to its central role in the pathogenesis of AD, GSK3B is currently a promising target of the pharmaceutical industry. Whilst trials with specific GSK inhibitors in AD are under way, major attention has been focused on the neuroprotective effects of lithium. Whereas the direct and indirect inhibitory effects of lithium over GSK3 activity have been documented by several groups, its effects over Gsk3 transcription have not yet been addressed. We used quantitative PCR to evaluate the transcriptional regulation of Gsk3a and Gsk3b in lithium-treated primary cultures of rat cortical and hippocampal neurons. We found a significant and dose-dependent reduction in the expression of Gsk3b, which was specific to hippocampal cells. This same effect was further confirmed in vivo by measuring Gsk3 expression in different brain regions and in peripheral leukocytes of adult rats treated with lithium. Our studies show that LiCl can modulate Gsk3b transcription in vitro and in vivo. This observation suggest new regulatory effects of lithium over Gsk3b, contributing to the better understanding of its mechanisms of action, offering a new and complementary explanation for Gsk3b modulation and reinforcing its potential for the inhibition of key pathological pathways in Alzheimer`s disease.

Identification of sexually dimorphic gene expression in brain tissue of the fish Leporinus macrocephalus through mRNA differential display and real time PCR analyses

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

On Hepatitis C Virus Evolution: The Interaction between Virus and Host towards Treatment Outcome

Background:Hepatitis C is a disease spread throughout the world. Hepatitis C virus (HCV), the etiological agent of this disease, is a single-stranded positive RNA virus. Its genome encodes a single precursor protein that yields ten proteins after processing. NS5A, one of the non-structural viral proteins, is most associated with interferon-based therapy response, the approved treatment for hepatitis C in Brazil. HCV has a high mutation rate and therefore high variability, which may be important for evading the immune system and response to therapy. The aim of this study was to analyze the evolution of NS5A quasispecies before, during, and after treatment in patients infected with HCV genotype 3a who presented different therapy responses.Methods:Viral RNA was extracted, cDNA was synthesized, the NS5A region was amplified and cloned, and 15 clones from each time-point were sequenced. The sequences were analyzed for evolutionary history, genetic diversity and selection.Results:This analysis shows that the viral population that persists after treatment for most non-responder patients is present in before-treatment samples, suggesting it is adapted to evade treatment. In contrast, the population found in before treatment samples from most end-of-treatment responder patients either are selected out or appears in low frequency after relapse, therefore changing the population structure. The exceptions illustrate the uniqueness of the evolutionary process, and therefore the treatment resistance process, in each patient.Conclusion:Although evolutionary behavior throughout treatment showed that each patient presented different population dynamics unrelated to therapy outcome, it seems that the viral population from non-responders that resists the treatment already had strains that could evade therapy before it started. © 2013 Bittar et al.

Relação entre o corpo gorduroso e a vitelogênese em fêmeas de Melipona quadrifasciata anthidioides Lep

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

Isolamentos e caracterização de DETs(Differentially Expressed Transcripts) em espécies de peixes: Leporinus macrocephalus(Characiformes) e Danio rerio (Cypriniformes)

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

Evolução das quasiespécies da proteína NS5A do vírus da hepatite C genótipo 3a

Pós-graduação em Genética - IBILCE