Preparation of mitotic chromosomes of leaf-cutting ants from the genera Atta and Acromyrmex

Some modifications were made to the methodology of Imai et al. (Jpn. J. Genet. 63: 159-185, 1988) for cytogenetic analysis of the leaf-cutting ants Atta sexdens piriventris and Acromyrmex heyeri (Hymenoptera, Formicidae), shortening preparation time and improving chromosomal preparations. The brain ganglia of prepupae were dissected in a 0.0025% hypotonic solution of colchicine, placed on a glass slide on a cold plate (4 ± 1oC) for 20 min. The material was fixed directly on the cold slide (with cold fixative I), macerated with a histological needle and fixed again with fixative I, followed by fixatives II and III, all of them cold. The slide was flame-dried right after the use of fixative III, and it was allowed to air-dry at room temperature for 2 h. The resulting metaphases presented less contracted chromosomes, with separated and well defined sister chromatids at a high frequency, when the material was processed in the manner described and stained with 3% Giemsa in phosphate buffer (pH 6.8) for 15 min.

Chromosome sensitivity to bleomycin in G2 lymphocytes from Down syndrome patients

Several studies have demonstrated that lymphocytes from patients with Down syndrome (DS) exhibit an increased frequency of chromosome aberrations when they are exposed to ionizing radiation or to chemicals at the G0 or G1 phases of the cell cycle, but not at G2, when compared to normal subjects. To determine the susceptibility of DS lymphocytes at G2 phase, bleomycin, a radiomimetic agent, was used to induce DNA breaks in blood cultures from 24 Down syndrome patients. All the patients with DS showed free trisomy 21 (47,XX + 21 or 47,XY + 21). Individuals that showed an average number of chromatid breaks per cell higher than 0.8 were considered sensitive to the drug. No control child showed susceptibility to bleomycin, and among the 24 patients with DS, only one was sensitive to the drug. No significant difference was observed between the two groups, regarding chromatid break frequencies in treated G2 lymphocytes. The distribution of bleomycin-induced breaks in each group of chromosomes was similar for DS and controls. No significant difference was found in the response to bleomycin between male and female subjects. Probably, the main factor involved in chromosome sensitivity of lymphocytes from patients with DS is the phase of the cell cycle in which the cell is treated.

Estimated frequency of B-chromosomes and population density of Astyanax scabripinnis paranae in a small stream

A study was made of the frequency of B-chromosomes and the population density of Astyanax scabripinnis paranae (Pisces, Characidae, Tetragonopterinae) from three stretches of the Cascatinha stream (Botucatu, SP). In the first stretch the population was estimated to be about 212 individuals and among 35 karyotyped specimens, 23 carried one macro B-chromosome; in the second stretch the population was estimated to be about 650 individuals and among 20 specimens karyotyped, two possessed one macro B-chromosome; in the third stretch the population was estimated to be about 107 individuals and among 10 specimens karyotyped, one carried one macro B-chromosome. A significant difference was observed in the frequency of macro B-chromosomes in females (57%) and males (8.7%) (P = 0.0001). These data suggest that the B-chromosome frequency and the populational density are not directly related. The hypothesis of the existence of some adaptive effect conferred by the B-chromosomes to the specimens from the first stretch of the Cascatinha stream is presented and discussed

Effect of taxol on chromosome aberrations induced by gamma radiation or by doxorubicin in Chinese hamster ovary cells

Combined therapy with radiation and chemotherapy has being increasingly used in cancer treatment. The effect of combinations of taxol (0.08 mug/ml) with doxorubicin (DXR, 0.5 or 1.0 mug/ml) or gamma radiation (20 or 40 cGy) was examined in two different treatment schedules (pretreatment or simultaneous treatment) using Chinese hamster ovary (CHO) cells treated at the G2 phase of the cell cycle. The results showed that taxol did not have a radiosensitizing effect on the chromosomal aberrations induced by gamma radiation nor did it have a potentiating effect on the chromosomal aberrations induced by DXR in CHO cells treated in the G2 phase of the cell cycle

Evaluation of techniques for C and ASG banding of the mitotic chromosomes of Anastrepha species (Diptera, Tephritidae)

Methods previously described by Canovai et al. (Caryologia 47: 241-247, 1994) which produced C and ASG bands in mitotic chromosomes of Ceratitis capitata were applied to the chromosomes of several Anastrepha species. Metaphase plate yield was substantially increased by use of imaginal disks together with cerebral ganglia. The C-bands were quite prominent allowing the resolution of tiny blocks of heterochromatin. The ASG method produced G-like banded chromosomes, which permitted recognition of each individual chromosome. These simple techniques do not require special equipment and may be valuable for karyotype variability studies in fruit flies and other Diptera

Clastogenic effects of different Ureaplasma urealyticum serovars on human chromosomes

The possibility that Ureaplasma urealyticum might play an important role in human infertility was first raised more than 20 years ago, but this association remains speculative. Considering the hypothesis that the pathogenicity of Ureaplasma urealyticum may depend on its serotypes, the clastogenic effects of different strains of Ureaplasma urealyticum, at concentrations of 103 CCU (color changing units)/ml, 104 CCU/ml and 105 CCU/ml, were evaluated in vitro in short-term cultures of human lymphocytes. Total or partial mitotic inhibition was produced by Ureaplasma urealyticum serotypes 2, 3 and 10 independent of the concentration (103 CCU/ml, 104 CCU/ml or 105 CCU/ml) of the microorganisms employed. In contrast, the clastogenic effects observed with serotypes 1, 7 and 12 varied according to the concentration employed in the test. Mitotic alterations were observed in Ureaplasma urealyticum serotypes 5, 6, 7, 8, 9, 11 and 12. Chromatid gaps (53.0%) and chromatid breaks (13.9%) were the most frequent types of alterations observed. The results of this in vitro assay demonstrated that the clastogenic effects varied with the Ureaplasma urealyticum serotypes evaluated

Microsatellite instability and cytogenetic survey in myeloid leukemias

Microsatellites are short tandem repeat sequences dispersed throughout the genome. Their instability at multiple genetic loci may result from mismatch repair errors and it occurs in hereditary nonpolyposis colorectal cancer. This instability is also found in many sporadic cancers. In order to evaluate the importance of this process in myeloid leukemias, we studied five loci in different chromosomes of 43 patients, 22 with chronic myelocytic leukemia (CML) in the chronic phase, 7 with CML in blast crisis, and 14 with acute myeloid leukemia (AML), by comparing leukemic DNA extracted from bone marrow and constitutional DNA obtained from buccal epithelial cells. Only one of the 43 patients (2.1%), with relapsed AML, showed an alteration in the allele length at a single locus. Cytogenetic analysis was performed in order to improve the characterization of leukemic subtypes and to determine if specific chromosome aberrations were associated with the presence of microsatellite instability. Several chromosome aberrations were observed, most of them detected at diagnosis and during follow-up of the patients, according to current literature. These findings suggest that microsatellite instability is an infrequent genetic event in myeloid leukemias, adding support to the current view that the mechanisms of genomic instability in solid tumors differ from those observed in leukemias, where specific chromosome aberrations seem to play a major role.

Measuring higher order optical aberrations of the human eye: techniques and applications

In the present paper we discuss the development of "wave-front", an instrument for determining the lower and higher optical aberrations of the human eye. We also discuss the advantages that such instrumentation and techniques might bring to the ophthalmology professional of the 21st century. By shining a small light spot on the retina of subjects and observing the light that is reflected back from within the eye, we are able to quantitatively determine the amount of lower order aberrations (astigmatism, myopia, hyperopia) and higher order aberrations (coma, spherical aberration, etc.). We have measured artificial eyes with calibrated ametropia ranging from +5 to -5 D, with and without 2 D astigmatism with axis at 45º and 90º. We used a device known as the Hartmann-Shack (HS) sensor, originally developed for measuring the optical aberrations of optical instruments and general refracting surfaces in astronomical telescopes. The HS sensor sends information to a computer software for decomposition of wave-front aberrations into a set of Zernike polynomials. These polynomials have special mathematical properties and are more suitable in this case than the traditional Seidel polynomials. We have demonstrated that this technique is more precise than conventional autorefraction, with a root mean square error (RMSE) of less than 0.1 µm for a 4-mm diameter pupil. In terms of dioptric power this represents an RMSE error of less than 0.04 D and 5º for the axis. This precision is sufficient for customized corneal ablations, among other applications.

Role of p53 codon 72 polymorphism in chromosomal aberrations and mitotic index in patients with chronic hepatitis B

Polymorphisms of the p53 gene, which participates in DNA repair, can affect the functioning of the p53 protein. The Arg and Pro variants in p53 codon 72 were shown to have different regulation properties of p53-dependent DNA repair target genes that can affect various levels of cytogenetic aberrations in chronic hepatitis B patients. The present study aimed to examine the frequency of chromosomal aberrations and the mitotic index in patients with chronic hepatitis B and their possible association with p53 gene exon 4 codon 72 Arg72Pro (Ex4+119 G>C; rs1042522) polymorphism. Fifty-eight patients with chronic hepatitis B and 30 healthy individuals were genotyped in terms of the p53 gene codon 72 Arg72Pro polymorphism by PCR-RFLP. A 72-h cell culture was performed on the same individuals and evaluated in terms of chromosomal aberrations and mitotic index. A high frequency of chromosomal aberrations and low mitotic index were detected in the patient group compared to the control group. A higher frequency of chromosomal aberrations was detected in both the patient and the control groups with a homozygous proline genotype (13 patients, 3 control subjects) compared to patients and controls with other genotypes [Arg/Pro (38 patients, 20 control subjects) and Arg/Arg (7 patients, 7 control subjects)]. We observed an increased frequency of cytogenetic aberrations in patients with chronic hepatitis B. In addition, a higher frequency of cytogenetic aberrations was observed in p53 variants having the homozygous proline genotype compared to variants having other genotypes both in patients and healthy individuals.

Genetic aberrations in multiple myeloma characterized by cIg-FISH: a Brazilian context

Genetic abnormalities are critical prognostic factors for patients diagnosed with multiple myeloma (MM). This retrospective, multicenter study aimed to contribute with the genetic and clinical characterization of MM patients in a country with continental dimensions such as Brazil. Genetic abnormalities were assessed by cIg-fluorescent in situ hybridization (cIg-FISH) in a series of 152 MM patients (median age 55 years, 58.5% men). Overall, genetic abnormalities were detected in 52.7% (80/152) of patients. A 14q32 rearrangement was detected in 33.5% (n=51), including t(11;14), t(4;14) and t(14;16) in 18.4, 14.1, and 1% of cases, respectively. del(13q) was identified in 42.7% (n=65) of patients, of whom 49.2% (32/65) presented a concomitant 14q32 rearrangement. del(17p) had a frequency of 5.2% (n=8). del(13q) was associated with high plasma cell burden (≥50%, P=0.02), and del(17p) with advanced ISS stages (P=0.05) and extramedullary disease (P=0.03). t(4;14) was associated with advanced Durie-Salmon stages (P=0.008), renal insufficiency (P=0.01) and was more common in patients over 60 years old. This study reports similar frequencies of genetic abnormalities to most series worldwide, whereas the t(14;16) and del(17p), two high risk factors for newly diagnosed patients, exhibited lower frequencies. Our results expand the knowledge on the molecular features of MM in Brazil, a country where innovative therapies that could overcome a poor prognosis for some genetic abnormalities are not always available.

Rôle des topoisomérases de type IA dans la ségrégation des chromosomes chez Escherichia coli

Les topoisomérases I (topA) et III (topB) sont les deux topoisomérases (topos) de type IA d’Escherichia coli. La fonction principale de la topo I est la relaxation de l’excès de surenroulement négatif, tandis que peu d’information est disponible sur le rôle de la topo III. Les cellules pour lesquelles les deux topoisomérases de type IA sont manquantes souffrent d’une croissance difficile ainsi que de défauts de ségrégation sévères. Nous démontrons que ces problèmes sont majoritairement attribuables à des mutations dans la gyrase qui empêchent l’accumulation d’excès de surenroulement négatif chez les mutants sans topA. L’augmentation de l’activité de la gyrase réalisée par le remplacement de l’allèle gyrB(Ts) par le gène de type sauvage ou par l’exposition des souches gyrB(Ts) à une température permissive, permet la correction significative de la croissance et de la ségrégation des cellules topos de type IA. Nous démontrons également que les mutants topB sont hypersensibles à l’inhibition de la gyrase par la novobiocine. La réplication non-régulée en l’absence de topA et de rnhA (RNase HI) augmente la nécessité de l’activité de la topoisomérase III. De plus, en l’absence de topA et de rnhA, la surproduction de la topoisomérase III permet de réduire la dégradation importante d’ADN qui est observée en l’absence de recA (RecA). Nous proposons un rôle pour la topoisomérase III dans la ségrégation des chromosomes lorsque l’activité de la gyrase n’est pas optimale, par la réduction des collisions fourches de réplication s’observant particulièrement en l’absence de la topo I et de la RNase HI.

Rôle des centrosomes dans la régulation du point de contrôle en G2/M en réponse aux dommages à l'ADN

Les centrosomes sont les centres organisateurs des microtubules et jouent un rôle crucial dans l’organisation du fuseau bipolaire pendant la mitose. Plus récemment, le rôle des centrosomes dans la régulation de l’entrée en mitose a été mis en évidence. Les centrosomes semblent également contribuer à l’activation du point de contrôle en G2/M en réponse aux lésions de l’ADN en servant de point de rencontre pour les régulateurs du cycle cellulaire et les gènes de réponse aux dommages à l’ADN. L’amplification du nombre de centrosomes est une caractéristique des cellules tumorales mais de façon intéressante, elle constitue aussi une réponse des cellules aux dommages à l’ADN. Les mécanismes qui régulent l’homéostasie et la dynamique des centrosomes sont encore mal compris. Pour mieux comprendre le rôle des centrosomes dans la régulation du point de contrôle en G2/M en réponse aux dommages à l’ADN, le recrutement et/ou l’activation au niveau des centrosomes des kinases impliquées dans les voies de signalisation de ce point de contrôle ont été étudiés par immunofluorescence indirecte sur cellules HeLaS3 ou par Western blot sur des fractions enrichies en centrosomes. Nos résultats montrent que les kinases ATM, ATR, CHK1 et CHK2 sont actives dans les centrosomes de cellules en phase G2. En réponse à l’activation du point de contrôle en G2/M, les formes actives de ces kinases diminuent au niveau des centrosomes. Pour identifier de nouveaux acteurs centrosomaux potentiellement impliqués dans la régulation de ce point de contrôle, une analyse comparative des protéomes de centrosomes purifiés a également été réalisée par spectrométrie de masse. Pour étudier plus particulièrement la fonction de CHK2 au niveau des centrosomes, nous avons développer des outils moléculaires qui serviront à déterminer le rôle de la sous population de CHK2 localisée aux centrosomes 1) dans la régulation de l’entrée en mitose au cours d’un cycle normal 2) dans l’activation et la stabilité du point de contrôle en G2/M en réponse aux lésions l’ADN et 3) dans l’homéostasie et la dynamiques des centrosomes en réponse aux dommages à l’ADN. Cette étude permettra de mieux comprendre la fonction des centrosomes dans la réponse cellulaire au stress génotoxiques anti-cancereux et de révéler de nouvelles fonctions potentielles pour la kinase CHK2.

Évaluation de la fréquence des micronoyaux et du potentiel clastogène et/ou aneugène du benzo-a-pyrène suite à une exposition in vitro des lymphocytes humains

Le benzo-a-pyrène (BaP) est un cancérogène reconnu pour l'homme, contaminant présent dans notre environnement. Il cause des dommages à l'ADN que nous avons mesurés dans les lymphocytes exposés à de faibles concentrations de BaP, provenant de 20 jeunes volontaires non fumeurs et en santé. Suite à l’exposition, la fréquence des micronoyaux (MN) augmente significativement et décrit une courbe dose-réponse non linéaire, suggérant le déclenchement du processus de détoxification et la réparation de l’ADN. Des différences entre les individus et entre les sexes sont présentes dans la réponse génotoxique produite par le BaP. Le test des aberrations chromosomiques montre que le pourcentage de chromosomes cassés augmente significativement dans les cellules exposées au BaP. Combinés avec l'augmentation de la fréquence des MN, nos résultats confirment l'effet clastogène du BaP déjà rapporté dans la littérature. L’hybridation in situ en fluorescence (FISH) des MN avec une sonde pancentromérique est aussi utilisée pour établir leur mécanisme de formation. La FISH révèle que la majorité des MN formés après une exposition au BaP contient un centromère et plus, ce qui est significativement différent de la condition non exposée. Plus précisément, dans nos conditions expérimentales, les MN induits par le BaP contiennent surtout trois centromères et plus, indiquant également la présence d'un effet aneugène. L'effet clastogène du BaP est relié à son rôle d'initiateur dans la cancérogenèse, alors que l'effet aneugène le relierait à l'étape de progression. Ces résultats sont importants puisque l'exposition aux composés de la classe du BaP est de longue durée (cigarette, air pollué).

Évaluation de la cytogénotoxicité humaine induite par l’exposition à de faibles doses de benzo-a-pyrène, à l’aide de biomarqueurs précoces

Le benzo-a-pyrène (BaP) est un hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP) cancérogène pour l’homme, qui contamine toutes les sphères de notre environnement. Son métabolite, le BaP-7,8-diol-9,10-époxyde (BPDE) est considéré comme son cancérogène ultime. Le BPDE se lie à l’ADN, formant des adduits qui doivent être réparés et qui seraient responsables des dommages à l’ADN et de la cancérogenèse induite par le BaP. Les adduits BPDE-ADN et les dommages à l’ADN (bris simple-brin [BSB] à l’ADN, aberrations chromosomiques [AC], échanges entre chromatides-sœurs [ÉCS] et micronoyaux [MN]) ont été mesurés dans les lymphocytes humains exposés à de faibles concentrations de BaP, provenant de jeunes volontaires non-fumeurs et en santé. Suite à l’exposition au BaP, le niveau d’adduits BPDE-ADN et la fréquence des AC et des MN augmentent significativement, puis diminuent aux concentrations les plus élevées de BaP testées, suggérant une induction du métabolisme de phase II du BaP. Lors de la mesure des ÉCS, nous obtenons une courbe dose-réponse linéaire, indiquant la production d’un autre type de lésions devant être réparées par le système de réparation par recombinaison homologue. Ces lésions pourraient être des bris à l’ADN ou des bases oxydées (8-OH-dG), ce qui est suggéré par l’analyse des corrélations existant entre nos biomarqueurs. Par ailleurs, la comparaison de la courbe dose-réponse des hommes et des femmes montre que des différences existent entre les sexes. Ainsi, les ÉCS, les AC et les MN sont significativement augmentés chez les hommes à la plus faible concentration de BaP, alors que chez les femmes cette augmentation, quoique présente, est non significative. Des différences interindividuelles sont également observées et sont plus importantes pour les adduits BPDE-ADN, les MN et les AC, alors que pour les ÉCS elles sont minimes. Les analyses statistiques effectuées ont permis d’établir que quatre facteurs (niveau d’exposition au BaP, adduits BPDE-ADN, fréquence des AC et nombre de MN par cellule micronucléée) expliquent jusqu’à 59 % de la variabilité observée dans le test des ÉCS, alors qu’aucun facteur significatif n’a pu être identifié dans le test des AC et des MN. L’analyse du mécanisme de formation de nos biomarqueurs précoces permet de suggérer que les bris à l’ADN et les bases oxydées devraient être classées comme biomarqueurs de dose biologique efficace, au sein des biomarqueurs d’exposition, dans le continuum exposition-maladie du BaP, étant donné qu’ils causent la formation des biomarqueurs de génotoxicité (ÉCS, AC et MN). Par ailleurs, le test des AC et des MN ont permis de confirmer l’action clastogénique du BaP en plus de mettre en évidence des effets aneugènes affectant surtout la ségrégation des chromosomes lors de la division cellulaire. Ces effets aneugènes, reliés à l’étape de progression dans la cancérogenèse, pourraient être particulièrement importants puisque l’exposition au BaP et aux HAP est chronique et dure plusieurs années, voire des décennies. La compréhension des mécanismes régissant la formation des biomarqueurs étudiés dans cette étude, ainsi que des relations existant entre eux, peut être appliquée à de nombreux contaminants connus et émergents de notre environnement et contribuer à en évaluer le mode d’action.

Localisation de loci à trait quantitatif pour l'hypertension sur les chromosomes 17 et 16 du rat Dahl Salt-Sensitive

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.