CHO cell engineering to prevent polypeptide aggregation and improve therapeutic protein secretion.

The ability to efficiently produce recombinant proteins in a secreted form is highly desirable and cultured mammalian cells such as CHO cells have become the preferred host as they secrete proteins with human-like post-translational modifications. However, attempts to express high levels of particular proteins in CHO cells may consistently result in low yields, even for non-engineered proteins such as immunoglobulins. In this study, we identified the responsible faulty step at the stage of translational arrest, translocation and early processing for such a "difficult-to-express" immunoglobulin, resulting in improper cleavage of the light chain and its precipitation in an insoluble cellular fraction unable to contribute to immunoglobulin assembly. We further show that proper processing and secretion were restored by over-expressing human signal receptor protein SRP14 and other components of the secretion pathway. This allowed the expression of the difficult-to-express protein to high yields, and it also increased the production of an easy-to-express protein. Our results demonstrate that components of the secretory and processing pathways can be limiting, and that engineering of the secretory pathway may be used to improve the secretion efficiency of therapeutic proteins from CHO cells.

TWEAK-FN14 signaling induces lysosomal degradation of a cIAP1-TRAF2 complex to sensitize tumor cells to TNFalpha.

Synthetic inhibitor of apoptosis (IAP) antagonists induce degradation of IAP proteins such as cellular IAP1 (cIAP1), activate nuclear factor kappaB (NF-kappaB) signaling, and sensitize cells to tumor necrosis factor alpha (TNFalpha). The physiological relevance of these discoveries to cIAP1 function remains undetermined. We show that upon ligand binding, the TNF superfamily receptor FN14 recruits a cIAP1-Tnf receptor-associated factor 2 (TRAF2) complex. Unlike IAP antagonists that cause rapid proteasomal degradation of cIAP1, signaling by FN14 promotes the lysosomal degradation of cIAP1-TRAF2 in a cIAP1-dependent manner. TNF-like weak inducer of apoptosis (TWEAK)/FN14 signaling nevertheless promotes the same noncanonical NF-kappaB signaling elicited by IAP antagonists and, in sensitive cells, the same autocrine TNFalpha-induced death occurs. TWEAK-induced loss of the cIAP1-TRAF2 complex sensitizes immortalized and minimally passaged tumor cells to TNFalpha-induced death, whereas primary cells remain resistant. Conversely, cIAP1-TRAF2 complex overexpression limits FN14 signaling and protects tumor cells from TWEAK-induced TNFalpha sensitization. Lysosomal degradation of cIAP1-TRAF2 by TWEAK/FN14 therefore critically alters the balance of life/death signals emanating from TNF-R1 in immortalized cells.

ATP citrate lyase activity is post-translationally regulated by sink strength and impacts the wax, cutin and rubber biosynthetic pathways.

Cytosolic acetyl-CoA is involved in the synthesis of a variety of compounds, including waxes, sterols and rubber, and is generated by the ATP citrate lyase (ACL). Plants over-expressing ACL were generated in an effort to understand the contribution of ACL activity to the carbon flux of acetyl-CoA to metabolic pathways occurring in the cytosol. Transgenic Arabidopsis plants synthesizing the polyester polyhydroxybutyrate (PHB) from cytosolic acetyl-CoA have reduced growth and wax content, consistent with a reduction in the availability of cytosolic acetyl-CoA to endogenous pathways. Increasing the ACL activity via the over-expression of the ACLA and ACLB subunits reversed the phenotypes associated with PHB synthesis while maintaining polymer synthesis. PHB production by itself was associated with an increase in ACL activity that occurred in the absence of changes in steady-state mRNA or protein level, indicating a post-translational regulation of ACL activity in response to sink strength. Over-expression of ACL in Arabidopsis was associated with a 30% increase in wax on stems, while over-expression of a chimeric homomeric ACL in the laticifer of roots of dandelion led to a four- and two-fold increase in rubber and triterpene content, respectively. Synthesis of PHB and over-expression of ACL also changed the amount of the cutin monomer octadecadien-1,18-dioic acid, revealing an unsuspected link between cytosolic acetyl-CoA and cutin biosynthesis. Together, these results reveal the complexity of ACL regulation and its central role in influencing the carbon flux to metabolic pathways using cytosolic acetyl-CoA, including wax and polyisoprenoids.

Final antigenic Melan-A peptides produced directly by the proteasomes are preferentially selected for presentation by HLA-A*0201 in melanoma cells.

The melanoma-associated protein Melan-A contains the immunodominant CTL epitope Melan-A(26/27-35)/HLA-A*0201 against which a high frequency of T lymphocytes has been detected in many melanoma patients. In this study we show that the in vitro degradation of a polypeptide encompassing Melan-A(26/27-35) by proteasomes produces both the final antigenic peptide and N-terminally extended intermediates. When human melanoma cells expressing the corresponding fragments were exposed to specific CTL, those expressing the minimal antigenic sequence were recognized more efficiently than those expressing the N-terminally extended intermediates. Using a tumor-reactive CTL clone, we confirmed that the recognition of melanoma cells expressing an N-terminally extended intermediate of Melan-A is inefficient. We demonstrated that the inefficient cytosolic trimming of N-terminally extended intermediates could offer a selective advantage for the preferred presentation of Melan-A peptides directly produced by the proteasomes. These results imply that both the proteasomes and postproteasomal peptidases limit the availability of antigenic peptides and that the efficiency of presentation may be affected by conditions that alter the ratio between fully and partially processed proteasomal products.

Phytochrome Kinase Substrate 4 is phosphorylated by the phototropin 1 photoreceptor.

Phototropism allows plants to redirect their growth towards the light to optimize photosynthesis under reduced light conditions. Phototropin 1 (phot1) is the primary low blue light-sensing receptor triggering phototropism in Arabidopsis. Light-induced autophosphorylation of phot1, an AGC-class protein kinase, constitutes an essential step for phototropism. However, apart from the receptor itself, substrates of phot1 kinase activity are less clearly established. Phototropism is also influenced by the cryptochromes and phytochromes photoreceptors that do not provide directional information but influence the process through incompletely characterized mechanisms. Here, we show that Phytochrome Kinase Substrate 4 (PKS4), a known element of phot1 signalling, is a substrate of phot1 kinase activity in vitro that is phosphorylated in a phot1-dependent manner in vivo. PKS4 phosphorylation is transient and regulated by a type 2-protein phosphatase. Moreover, phytochromes repress the accumulation of the light-induced phosphorylated form of PKS4 showing a convergence of photoreceptor activity on this signalling element. Our physiological analyses suggest that PKS4 phosphorylation is not essential for phototropism but is part of a negative feedback mechanism.

Co- and posttranslational modification of the alpha(1B)-adrenergic receptor: effects on receptor expression and function.

We have characterized the maturation, co- and posttranslational modifications, and functional properties of the alpha(1B)-adrenergic receptor (AR) expressed in different mammalian cells transfected using conventional approaches or the Semliki Forest virus system. We found that the alpha(1B)-AR undergoes N-linked glycosylation as demonstrated by its sensitivity to endoglycosidases and by the effect of tunicamycin on receptor maturation. Pulse-chase labeling experiments in BHK-21 cells demonstrate that the alpha(1B)-AR is synthesized as a 70 kDa core glycosylated precursor that is converted to the 90 kDa mature form of the receptor with a half-time of approximately 2 h. N-Linked glycosylation of the alpha(1B)-AR occurs at four asparagines on the N-terminus of the receptor. Mutations of the N-linked glycosylation sites did not have a significant effect on receptor function or expression. Surprisingly, receptor mutants lacking N-linked glycosylation migrated as heterogeneous bands in SDS-PAGE. Our findings demonstrate that N-linked glycosylation and phosphorylation, but not palmitoylation or O-linked glycosylation, contribute to the structural heterogeneity of the alpha(1B)-AR as it is observed in SDS-PAGE. The modifications found are similar in the different mammalian expression systems explored. Our findings indicate that the Semliki Forest virus system can provide large amounts of functional and fully glycosylated alpha(1B)-AR protein suitable for biochemical and structural studies. The results of this study contribute to elucidate the basic steps involved in the processing of G protein-coupled receptors as well as to optimize strategies for their overexpression.

The peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR) β/δ agonist GW501516 inhibits IL-6-induced signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) activation and insulin resistance in human liver cells.

AIM/HYPOTHESIS: IL-6 induces insulin resistance by activating signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) and upregulating the transcription of its target gene SOCS3. Here we examined whether the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)β/δ agonist GW501516 prevented activation of the IL-6-STAT3-suppressor of cytokine signalling 3 (SOCS3) pathway and insulin resistance in human hepatic HepG2 cells. METHODS: Studies were conducted with human HepG2 cells and livers from mice null for Pparβ/δ (also known as Ppard) and wild-type mice. RESULTS: GW501516 prevented IL-6-dependent reduction in insulin-stimulated v-akt murine thymoma viral oncogene homologue 1 (AKT) phosphorylation and in IRS-1 and IRS-2 protein levels. In addition, treatment with this drug abolished IL-6-induced STAT3 phosphorylation of Tyr⁷⁰⁵ and Ser⁷²⁷ and prevented the increase in SOCS3 caused by this cytokine. Moreover, GW501516 prevented IL-6-dependent induction of extracellular-related kinase 1/2 (ERK1/2), a serine-threonine protein kinase involved in serine STAT3 phosphorylation; the livers of Pparβ/δ-null mice showed increased Tyr⁷⁰⁵- and Ser⁷²⁷-STAT3 as well as phospho-ERK1/2 levels. Furthermore, drug treatment prevented the IL-6-dependent reduction in phosphorylated AMP-activated protein kinase (AMPK), a kinase reported to inhibit STAT3 phosphorylation on Tyr⁷⁰⁵. In agreement with the recovery in phospho-AMPK levels observed following GW501516 treatment, this drug increased the AMP/ATP ratio and decreased the ATP/ADP ratio. CONCLUSIONS/INTERPRETATION: Overall, our findings show that the PPARβ/δ activator GW501516 prevents IL-6-induced STAT3 activation by inhibiting ERK1/2 phosphorylation and preventing the reduction in phospho-AMPK levels. These effects of GW501516 may contribute to the prevention of cytokine-induced insulin resistance in hepatic cells.

Translation and assembly of HLA-DR antigens in Xenopus oocytes injected with mRNA from a human B-cell line.

HLA-DR antigens are polymorphic cell surface glycoproteins, expressed primarily in B lymphocytes and macrophages, which are thought to play an important role in the immune response. Two polypeptide chains, alpha and beta, are associated at the cell surface, and a third chain associates with alpha and beta intracellularly. RNA isolated from the human B-cell line Raji was injected in Xenopus laevis oocytes. Immunoprecipitates of translation products with several monoclonal antibodies revealed the presence of HLA-DR antigens similar to those synthesized in Raji cells. One monoclonal antibody was able to bind the beta chain after dissociation of the three polypeptide chains with detergent. The presence of all three chains was confirmed by two-dimensional gel electrophoresis. The glycosylation pattern of the three chains was identical to that observed in vivo, as evidenced in studies using tunicamycin, an inhibitor of N-linked glycosylation. The presence of alpha chains assembled with beta chains in equimolar ratio was further demonstrated by amino-terminal sequencing. An RNA fraction enriched for the three mRNAs, encoding alpha, beta, and intracellular chains, was isolated. This translation-assembly system and the availability of monoclonal antibodies make it possible to assay for mRNA encoding specific molecules among the multiple human Ia-like antigens.

Muscle transcriptomic profiles in pigs with divergent phenotypes for fatness traits

BACKGROUND: Selection for increasing intramuscular fat content would definitively improve the palatability and juiciness of pig meat as well as the sensorial and organoleptic properties of cured products. However, evidences obtained in human and model organisms suggest that high levels of intramuscular fat might alter muscle lipid and carbohydrate metabolism. We have analysed this issue by determining the transcriptomic profiles of Duroc pigs with divergent phenotypes for 13 fatness traits. The strong aptitude of Duroc pigs to have high levels of intramuscular fat makes them a valuable model to analyse the mechanisms that regulate muscle lipid metabolism, an issue with evident implications in the elucidation of the genetic basis of human metabolic diseases such as obesity and insulin resistance. RESULTS: Muscle gene expression profiles of 68 Duroc pigs belonging to two groups (HIGH and LOW) with extreme phenotypes for lipid deposition and composition traits have been analysed. Microarray and quantitative PCR analysis showed that genes related to fatty acid uptake, lipogenesis and triacylglycerol synthesis were upregulated in the muscle tissue of HIGH pigs, which are fatter and have higher amounts of intramuscular fat than their LOW counterparts. Paradoxically, lipolytic genes also showed increased mRNA levels in the HIGH group suggesting the existence of a cycle where triacylglycerols are continuously synthesized and degraded. Several genes related to the insulin-signalling pathway, that is usually impaired in obese humans, were also upregulated. Finally, genes related to antigen-processing and presentation were downregulated in the HIGH group. CONCLUSION: Our data suggest that selection for increasing intramuscular fat content in pigs would lead to a shift but not a disruption of the metabolic homeostasis of muscle cells. Future studies on the post-translational changes affecting protein activity or expression as well as information about protein location within the cell would be needed to to elucidate the effects of lipid deposition on muscle metabolism in pigs.

The Depsipeptide Romidepsin Reverses HIV-1 Latency In Vivo.

UNLABELLED: Pharmacologically-induced activation of replication competent proviruses from latency in the presence of antiretroviral treatment (ART) has been proposed as a step towards curing HIV-1 infection. However, until now, approaches to reverse HIV-1 latency in humans have yielded mixed results. Here, we report a proof-of-concept phase Ib/IIa trial where 6 aviremic HIV-1 infected adults received intravenous 5 mg/m2 romidepsin (Celgene) once weekly for 3 weeks while maintaining ART. Lymphocyte histone H3 acetylation, a cellular measure of the pharmacodynamic response to romidepsin, increased rapidly (maximum fold range: 3.7-7.7 relative to baseline) within the first hours following each romidepsin administration. Concurrently, HIV-1 transcription quantified as copies of cell-associated un-spliced HIV-1 RNA increased significantly from baseline during treatment (range of fold-increase: 2.4-5.0; p = 0.03). Plasma HIV-1 RNA increased from <20 copies/mL at baseline to readily quantifiable levels at multiple post-infusion time-points in 5 of 6 patients (range 46-103 copies/mL following the second infusion, p = 0.04). Importantly, romidepsin did not decrease the number of HIV-specific T cells or inhibit T cell cytokine production. Adverse events (all grade 1-2) were consistent with the known side effects of romidepsin. In conclusion, romidepsin safely induced HIV-1 transcription resulting in plasma HIV-1 RNA that was readily detected with standard commercial assays demonstrating that significant reversal of HIV-1 latency in vivo is possible without blunting T cell-mediated immune responses. These finding have major implications for future trials aiming to eradicate the HIV-1 reservoir. TRIAL REGISTRATION: clinicaltrials.gov NTC02092116.

Régulation de l'activité transcriptionnelle du récepteur nucléaire FXR par la ghréline et les modifications post-traductionnelles

Le récepteur X des farnésoïdes (FXR) fait partie de la superfamille des récepteurs nucléaires et agit comme un facteur de transcription suite à la liaison d’un ligand spécifique. Le récepteur FXR, activé par les acides biliaires, joue un rôle essentiel dans le métabolisme des lipides et du glucose en plus de réguler l’homéostasie des acides biliaires. Notre laboratoire a récemment mis en évidence une nouvelle voie de régulation du récepteur PPARγ en réponse au récepteur de la ghréline. En effet, la ghréline induit l’activation transcriptionnelle de PPARγ via une cascade de signalisation impliquant les kinases Erk1/2 et Akt, supportant un rôle périphérique de la ghréline dans les pathologies associées au syndrome métabolique. Il est de plus en plus reconnu que la cascade métabolique impliquant PPARγ fait également intervenir un autre récepteur nucléaire, FXR. Dans ce travail, nous montrons que la ghréline induit l’activation transcriptionnelle de FXR de manière dose-dépendante et induit également la phosphorylation du récepteur sur ses résidus sérine. En utilisant des constructions tronquées ABC et CDEF de FXR, nous avons démontré que la ghréline régule l’activité de FXR via les domaines d’activation AF-1 et AF-2. L’effet de la ghréline et du ligand sélectif GW4064 sur l’induction de FXR est additif. De plus, nous avons démontré que FXR est la cible d’une autre modification post-traductionnelle, soit la sumoylation. En effet, FXR est un substrat cellulaire des protéines SUMO-1 et SUMO-3 et la sumoylation du récepteur est ligand-indépendante. SUMO-1 et SUMO-3 induisent l’activation transcriptionnelle de FXR de façon dose-dépendante. Nos résultats indiquent que la lysine 122 est le site prédominant de sumoylation par SUMO-1, quoiqu’un mécanisme de coopération semble exister entre les différents sites de sumoylation de FXR. Avec son rôle émergeant dans plusieurs voies du métabolisme lipidique, l’identification de modulateurs de FXR s’avère être une approche fort prometteuse pour faire face à plusieurs pathologies associées au syndrome métabolique et au diabète de type 2.

Caractérisation des complexes ribonucléoprotéiques de Staufen1 et Staufen2

Dans la cellule, chaque ARNm se doit d’être régulé finement au niveau transcriptionnel, bien entendu, mais également au niveau de sa traduction, de sa dégradation ainsi que de sa localisation intracellulaire, et ce, afin de permettre l’expression de chaque produit protéique au moment et à l’endroit précis où son action est requise. Lorsqu’un mécanisme physiologique est mis de l’avant dans la cellule, il arrive souvent que plusieurs ARNm se doivent d’être régulés simultanément. L’un des moyens permettant d’orchestrer un tel processus est de réguler l’action d’une protéine commune associée à chacun de ces ARNm, via un mécanisme post-traductionnel par exemple. Ainsi l’expression d’un groupe précis d’ARNm peut être régulée finement dans le temps et dans l’espace selon les facteurs protéiques auxquels il est associé. Dans l’optique d’étudier certains de ces complexes ribonucléoprotéiques (mRNP), nous nous sommes intéressés aux isoformes et paralogues de Staufen, une protéine à domaine de liaison à l’ARN double-brin (dsRBD) impliquée dans de nombreux aspects de la régulation post-transcriptionnelle, tels la dégradation, la traduction ou encore la localisation d’ARNm. Chez la drosophile, un seul gène Staufen est exprimé alors que chez les mammifères, il existe deux paralogues de la protéine, soit Stau1 et Stau2, tous deux possédant divers isoformes produits suite à l’épissage alternatif de leur gène. Stau1 et Stau2 sont identiques à 50%. Les deux isoformes de Stau2, Stau259 et Stau262 ne diffèrent qu’en leur extrémité N-terminale. En effet, alors que Stau259 arbore un dsRBD1 tronqué, celui de Stau262 est complet. Ces observations introduisent une problématique très intéressante à laquelle nous nous sommes attaqué : ces différentes protéines, quoique très semblables, font-elles partie de complexes ribonucléoprotéiques distincts ayant des fonctions propres à chacun ou, au contraire, vu cette similarité de séquence, travaillent-elles de concert au sein des mêmes complexes ribonucléoprotéiques? Afin d’adresser cette question, nous avons entrepris d’isoler, à partir de cellules HEK293T, les différents complexes de Stau1 et Stau2 par la technique d’immunoprécipitation. Nous avons isolé les ARNm associés à chaque protéine, les avons identifiés grâce aux micropuces d’ADN et avons confirmé nos résultats par RT-PCR. Malgré la présence d’une population commune d’ARNm associée à Stau1 et Stau2, la majorité des transcrits identifiés furent spécifiques à chaque orthologue. Cependant, nous avons remarqué que les diverses populations d’ARNm participaient aux mêmes mécanismes de régulation, ce qui suggère que ces deux protéines possèdent des rôles complémentaires dans la mise en œuvre de divers phénomènes cellulaires. Au contraire, les transcrits associés à Stau259 et Stau262 sont davantage similaires, indiquant que celles-ci auraient des fonctions plutôt semblables. Ces résultats sont très intéressants, car pour la première fois, nous avons identifié des populations d’ARNm associées aux isoformes Stau155, Stau259 et Stau262. De plus, nous les avons analysées en parallèle afin d’en faire ressortir les populations spécifiques à chacune de ces protéines. Ensuite, connaissant l’importance de Stau2 dans le transport dendritique d’ARNm, nous avons cherché à caractériser les complexes ribonucléoprotéiques neuronaux associés à celle-ci. Dans un premier temps et à l’aide de la technique d’immunoprécipitation, nous avons identifié une population d’ARNm neuronaux associés à Stau2. Plus de 1700 ARNm montraient une présence d’au moins huit fois supérieure dans le précipité obtenu avec l’anticorps anti-Stau2 par rapport à celui obtenu avec le sérum pré-immun. Ces ARNm codent pour des protéines impliquées dans des processus de modifications post-traductionnelles, de traduction, de transport intracellulaire et de métabolisme de l’ARN. De façon intéressante, cette population d’ARNm isolée du cerveau de rat est relativement différente de celle caractérisée des cellules humaines HEK293T. Ceci suggère que la spécificité d’association Stau2-ARNm peut diffèrer d’un tissu à un autre. Dans un deuxième temps, nous avons isolé les protéines présentes dans les complexes ribonucléoprotéiques obtenus de cerveaux de rat et les avons identifiées par analyse en spectrométrie de masse. De cette façon, nous avons identifié au sein des particules de Stau2 des protéines liant l’ARN (PABPC1, hnRNPH1, YB1, hsc70), des protéines du cytosquelette (α- et β-tubuline), de même que la protéine peu caractérisée RUFY3. En poussant davantage la caractérisation, nous avons établi que YB1 et PABPC1 étaient associées à Stau2 grâce à la présence de l’ARN, alors que la protéine hsc70, au contraire, interagissait directement avec celle-ci. Enfin, cette dernière association semble être modulable par l’action de l’ATP. Ce résultat offre de nombreuses possibilités quant à la régulation de la fonction de Stau2 et/ou de son mRNP. Entre autres, cette étude suggère un mécanisme de régulation de la traduction au sein de ces particules. Pour faire suite à la caractérisation des mRNP de Stau, nous avons voulu déterminer au niveau neurophysiologique l’importance de ceux-ci. Comme l’étude de Stau2 avait déjà été entreprise préalablement par un autre laboratoire, nous avons décidé de concentrer notre étude sur le rôle de Stau1. Ainsi, nous avons démontré que celle-ci était nécessaire à la mise en place d’une forme de plasticité synaptique à long terme, la forme tardive de potentialisation à long terme ou L-LTP, dépendante de la transcription et de l’activité des récepteurs NMDA. La transmission de base, de même que la faculté de ces épines à faire de la E-LTP, la forme précoce de potentialisation à long terme, et la dépression à long terme ou LTD sont conservées. Ceci indique que les épines conservent la capacité d’être modulées. Ainsi, l’inhibition de la L-LTP, suite à la sous-expression de Stau1, n’est pas simplement due à la perte d’éléments fonctionnels, mais réside plutôt dans l’incapacité de ceux-ci à induire les changements synaptiques spécifiquement nécessaires à la mise en place de la L-LTP. De plus, au niveau synaptique, la sous-expression de Stau1 réduit à la fois l’amplitude et la fréquence des mEPSC. Ces résultats concordent avec l’observation que la sous-expression de Stau1 augmente significativement la proportion d’épines allongées et filopodales, des épines formant des synapses dites silencieuses. Par le fait même, elle diminue le nombre d’épines fonctionnelles, de forme dite normale. Ainsi, nous avons été en mesure de démontrer que l’absence, au niveau neuronal, de la protéine Stau1 induisait un déficit probable dans la localisation et/ou la traduction d’ARNm responsable de la restructuration de l’épine et de facteurs nécessaires à la mise en place de la L-LTP. En conclusion, nous avons participé à lever le voile sur la composition et l’importance des complexes ribonucléoprotéiques de Stau1 et Stau2. Nous avons identifié des populations distinctes et communes d’ARNm associées aux différents isoformes de Stau, à partir des mRNP présents au sein des cellules HEK293. De plus, nous avons réussi à mettre à l’avant plan certaines composantes des mRNP neuronaux de Stau2, dont un partenaire protéique direct, hsc70, partenaire dont l’association est modulable par l’action de l’ATP, ainsi qu’une population neuronale de transcrits d’ARNm. Enfin, nous avons mis en lumière l’importance de Stau1 dans la morphologie des épines dendritiques ainsi que dans le phénomène de la plasticité synaptique.

Identification de modifications post-traductionnelles de Staufen1 et étude de leur fonction régulatrice

La régulation post-transcriptionnelle joue un rôle de premier plan dans le contrôle fin de l’expression génique en permettant une modulation de la synthèse de protéines dans le temps et l’espace, en fonction des besoins de la cellule. Ainsi, des protéines reconnaissant des éléments d’ARN présents sur des transcrits peuvent influencer toutes les étapes de leur existence, soit leur épissage, leur export nucléaire, leur localisation subcellulaire, leur traduction et leur dégradation. Staufen1 (Stau1) est un membre de la famille des protéines liant l’ARN double-brin qui contribue à la régulation post-transcriptionnelle par son implication dans des mécanismes qui vont promouvoir l’épissage alternatif, le transport, la dé-répression de la traduction et l’induction de la dégradation d’ARN messagers (ARNm) spécifiques. L’identité des cibles potentielles de Stau1 est maintenant connue puisqu’une étude à l’échelle du génome a montré que la protéine s’associe à près de 7% du transcriptome des cellules HEK293T. Ces ARNm se classent dans un large éventail de catégories fonctionnelles, mais il est tout de même intéressant de noter qu’une grande proportion d’entre eux code pour des protéines reliées au métabolisme cellulaire et à la régulation de processus cellulaires. En considérant toutes ces informations, nous avons émis l’hypothèse que les différentes activités de Stau1 puissent être modulées afin de contrôler adéquatement l’expression des transcrits liés par la protéine. Dans la mesure où certains ARNm faisant partie des complexes définis par la présence de Stau1 codent pour des régulateurs clés de la prolifération cellulaire, nous avons voulu examiner si l’expression de la protéine varie au cours du cycle de division cellulaire. Nous avons montré que l’abondance de Stau1 est maximale en début de mitose et qu’elle diminue ensuite lorsque les cellules complètent la division cellulaire. Nous avons ensuite découvert que cette baisse d’expression de Stau1 en sortie de mitose dépend du complexe promoteur d’anaphase/cyclosome (APC/C). En soutien à l’idée que Stau1 soit une cible de cette ubiquitine ligase de type E3, nous avons de plus démontré que Stau1 est ubiquitiné et dégradé par le protéasome. Ce contrôle des niveaux de Stau1 semble important puisque la surexpression de la protéine retarde la sortie de mitose et entraîne une diminution importante de la prolifération cellulaire. Par ailleurs, nous avons supposé que les différentes fonctions de Stau1 puissent également être sujettes à une régulation. Compte tenu que les activités de nombreuses protéines liant l’ARN peuvent être contrôlées par des modifications post-traductionnelles telles que la phosphorylation, nous avons voulu tester la possibilité que Stau1 soit phosphorylé. L’immunopurification de Stau1 et son analyse par spectrométrie de masse nous a permis d’identifier trois phosphosites dans la protéine. L’évaluation du rôle de ces événements de phosphorylation à l’aide de mutants phoshomimétiques ou non-phoshorylables a révélé que la modification de Stau1 pourrait compromettre son association à la protéine UPF1. Comme cette interaction est nécessaire pour déstabiliser les transcrits liés par Stau1, nos résultats suggèrent fortement que la fonction de Stau1 dans la dégradation d’ARNm est régulée négativement par sa phosphorylation. Toutes ces données mettent en lumière l’importance des modifications post-traductionnelles telles que l’ubiquitination et la phosphorylation dans la modulation de l’expression et des fonctions de Stau 1. Somme toute, il est vraisemblable que ces mécanismes de contrôle puissent avoir un impact significatif sur le destin des ARNm liés par Stau1, particulièrement dans un contexte de progression dans le cycle cellulaire.

Functional studies of the deubiquitinating enzymes USP19, USP4 and UCH-L1

El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.

Bothrops insularis venomics: A proteomic analysis supported by transcriptomic-generated sequence data

A joint transcriptomic and proteomic approach employing two-dimensional electrophoresis, liquid chromatography and mass spectrometry was carried out to identify peptides and proteins expressed by the venom gland of the snake Bothrops insularis, an endemic species of Queimada Grande Island, Brazil. Four protein families were mainly represented in processed spots, namely metalloproteinase, serine proteinase, phospholipase A(2) and lectin. Other represented families were growth factors, the developmental protein G10, a disintegrin and putative novel bradykinin-potentiating peptides. The enzymes were present in several isoforms. Most of the experimental data agreed with predicted values for isoelectric point and M(r) of proteins found in the transcriptome of the venom gland. The results also support the existence of posttranslational modifications and of proteolytic processing of precursor molecules which could lead to diverse multifunctional proteins. This study provides a preliminary reference map for proteins and peptides present in Bothrops insularis whole venom establishing the basis for comparative studies of other venom proteomes which could help the search for new drugs and the improvement of venom therapeutics. Altogether, our data point to the influence of transcriptional and post-translational events on the final venom composition and stress the need for a multivariate approach to snake venomics studies. (c) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.