A polytope DNA vaccine elicits multiple effector and memory CTL responses and protects against human papillomavirus 16 E7-expressing tumour

Vaccine-induced CD8 T cells directed to tumourspecific antigens are recognised as important components of protective and therapeutic immunity against tumours. Where tumour antigens have pathogenic potential or where immunogenic epitopes are lost from tumours, development of subunit vaccines consisting of multiple individual epitopes is an attractive alternative to immunising with whole tumour antigen. In the present study we investigate the efficacy of two DNA-based multiepitope('polytope') vaccines containing murine (H-2(b)) and human (HLA-A* 0201)-restricted epitopes of the E7 oncoprotein of human papillomavirus type 16, in eliciting tumour-protective cytotoxic T-lymphocyte (CTL) responses. We show that the first of these polytopes elicited powerful effector CTL responses ( measured by IFN-gamma ELISpot) and long-lived memory CTL responses ( measured by functional CTL assay and tetramers) in immunised mice. The responses could be boosted by immunisation with a recombinant vaccinia virus expressing the polytope. Responses induced by immunisation with polytope DNA alone partially protected against infection with recombinant vaccinia virus expressing the polytope. Complete protection was afforded against challenge with an E7-expressing tumour, and reduced growth of nascent tumours was observed. A second polytope differing in the exact composition and order of CTL epitopes, and lacking an inserted endoplasmic reticulum targeting sequence and T-helper epitope, induced much poorer CTL responses and failed to protect against tumour challenge. These observations indicate the validity of a DNA polytope vaccine approach to human papillomavirus E7 - associated carcinoma, and underscore the importance of design in polytope vaccine construction.

A copper-hydrogen peroxide redox system induces dityrosine cross-links and chemokine oligomerisation

The activity of the chemoattractant cytokines, the chemokines, in vivo is enhanced by oligomerisation and aggregation on glycosaminoglycan (GAG), particularly heparan sulphate, side chains of proteoglycans. The chemokine RANTES (CCL5) is a T-lymphocyte and monocyte chemoattractant, which has a minimum tetrameric structure for in vivo activity and a propensity to form higher order oligomers. RANTES is unusual among the chemokines in having five tyrosine residues, an amino acid susceptible to oxidative cross-linking. Using fluorescence emission spectroscopy, Western blot analysis and LCMS-MS, we show that a copper/H2O2 redox system induces the formation of covalent dityrosine cross-links and RANTES oligomerisation with the formation of tetramers, as well as higher order oligomers. Amongst the transition metals tested, namely copper, nickel, mercury, iron and zinc, copper appeared unique in this respect. At high (400 µM) concentrations of H2O2, RANTES monomers, dimers and oligomers are destroyed, but heparan sulphate protects the chemokine from oxidative damage, promoting dityrosine cross-links and multimer formation under oxidative conditions. Low levels of dityrosine cross-links were detected in copper/H2O2-treated IL-8 (CXCL8), which has one tyrosine residue, and none were detected in ENA-78 (CXCL5), which has none. Redox-treated RANTES was fully functional in Boyden chamber assays of T-cell migration and receptor usage on activated T-cells following RANTES oligomerisation was not altered. Our results point to a protective, anti-oxidant, role for heparan sulphate and a previously unrecognised role for copper in chemokine oligomerisation that may offer an explanation for the known anti-inflammatory effect of copper-chelators such as penicillamine and tobramycin.

Efficient purification of chromatin architectural proteins:histones, HMGB proteins and FKBP3 (FKBP25) immunophilin

A two-step process of high ionic strength lysis of chicken erythrocyte cell nuclei followed by cation-exchange chromatography has separated at very high yield all the histone and HMGB (high-mobility group B) nuclear proteins, except the less-soluble histone tetramers. Surprisingly high yields of the nuclear immunophilin FKBP3 (FKBP25) and Hsp70 (heat-shock protein 70) co-fractionate with HMGB1 and HMGB3. Furthermore, these proteins can be separated by anion-exchange chromatography. The purified nuclear proteins retain their native, post-translational modification (PTM) marks, including those associated with chromatin-fibre remodelling. These marks are intimately associated with the control of the cell cycle. The methods herein are therefore of value for targeting these and other nuclear proteins for future proteomic studies in healthy and diseased cells. This journal is © 2012 The Royal Society of Chemistry.

Comprendre et maîtriser le passage de type I à type II de puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur substrat de GaSb

Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.

Bioexploration of wild Alaskan berries: From field screening to functional food

Wild berries are fundamental components of traditional diet and medicine for Native American and Alaska Native tribes and contain a diverse array of phytochemicals, including anthocyanins and proanthocyanidins, with known efficacy against metabolic disorders. Bioexploration represents a new paradigm under which bioactive preparations are screened in coordination with indigenous communities, to prepare for subsequent in-depth chemical and biological analysis. The inclusive, participatory philosophical approach utilized in bioexploration has additional benefits that could be realized in seemingly disparate areas, such as education and economics. Five species of wild Alaskan berries (Vaccinium uliginosum, V. ovalifolium, Empetrum nigrum, Rubus chamaemorus, and R. spectabilis) were tested using “Screens-to-Nature” (STN), a community-participatory approach to screen for potential bioactivity, in partnership with tribal members from three geographically distinct Alaskan villages: Akutan, Seldovia, and Point Hope. Berries were subsequently evaluated via HPLC and LC-MS2, yielding significant species and location-based variation in anthocyanins (0.9-438.6 mg eq /100g fw) and proanthocyanins (73.7-625.2 mg eq /100g fw). A-type proanthocyanidin dimers through tetramers were identified in all species tested. Berries were analyzed for in vitro and in vivo activity related to diabetes and obesity. R. spectabilis samples increased preadipocyte-factor-1 levels by 82% over control, and proanthocyanidin-rich fractions from multiple species reduced lipid accumulation in 3T3-L1 adipocytes. Furthermore, extracts of V. uliginosum and E. nigrum (Point Hope) reduced serum glucose levels in C57bl/6j mice up to 45%. The same precepts of bioexploration, especially the inclusion of indigenous community perspectives and knowledge, have relevance in other areas of study, such as education and economics. Studies have established the apathetic, low-motivational environment characteristic of many introductory science laboratory classes is detrimental to student interest, learning, and continuation in scientific education. A primary means of arresting this decline and stimulating the students’ attention and excitement is via engagement in hands-on experimentation and research. Using field workshops, the STN system is investigated as to its potential as a novel participatory educational tool, using assays centered around bioexploration and bioactive plant compounds that hold the potential to offset human health conditions. This evaluation of the STN system provided ample evidence as to its ability to augment and improve science education. Furthermore, Strengths, Weaknesses, Opportunities, and Threats (SWOT) analysis was employed as a theoretical framework to review the potential benefits and hurdles associated with developing a wild Alaskan berry commodity. Synthesizing various sources of information – including logistics and harvest costs, sources of initial capital, opportunities in the current superfruit industry, and socioeconomic factors – the development of a berry commodity proves to be a complex amalgam of competing factors which would require a delicate balance before proceeding.

Comprendre et maîtriser le passage de type I à type II de puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur substrat de GaSb

Les antimoniures sont des semi-conducteurs III-V prometteurs pour le développement de dispositifs optoélectroniques puisqu'ils ont une grande mobilité d'électrons, une large gamme spectrale d'émission ou de détection et offrent la possibilité de former des hétérostructures confinées dont la recombinaison est de type I, II ou III. Bien qu'il existe plusieurs publications sur la fabrication de dispositifs utilisant un alliage d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) qui émet ou détecte à une certaine longueur d'onde, les détails, à savoir comment sont déterminés les compositions et surtout les alignements de bande, sont rarement explicites. Très peu d'études fondamentales sur l'incorporation d'indium et d'arsenic sous forme de tétramères lors de l'épitaxie par jets moléculaires existent, et les méthodes afin de déterminer l'alignement des bandes des binaires qui composent ces alliages donnent des résultats variables. Un modèle a été construit et a permis de prédire l'alignement des bandes énergétiques des alliages d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) avec celles du GaSb pour l'ensemble des compositions possibles. Ce modèle tient compte des effets thermiques, des contraintes élastiques et peut aussi inclure le confinement pour des puits quantiques. De cette manière, il est possible de prédire la transition de type de recombinaison en fonction de la composition. Il est aussi montré que l'indium ségrègue en surface lors de la croissance par épitaxie par jets moléculaires d'In(x)Ga(1-x)Sb sur GaSb, ce qui avait déjà été observé pour ce type de matériau. Il est possible d'éliminer le gradient de composition à cette interface en mouillant la surface d'indium avant la croissance de l'alliage. L'épaisseur d'indium en surface dépend de la température et peut être évaluée par un modèle simple simulant la ségrégation. Dans le cas d'un puits quantique, il y aura une seconde interface GaSb sur In(x)Ga(1-x)Sb où l'indium de surface ira s'incorporer. La croissance de quelques monocouches de GaSb à basse température immédiatement après la croissance de l'alliage permet d'incorporer rapidement ces atomes d'indium et de garder la seconde interface abrupte. Lorsque la composition d'indium ne change plus dans la couche, cette composition correspond au rapport de flux d'atomes d'indium sur celui des éléments III. L'arsenic, dont la source fournit principalement des tétramères, ne s'incorpore pas de la même manière. Les tétramères occupent deux sites en surface et doivent interagir par paire afin de créer des dimères d'arsenic. Ces derniers pourront alors être incorporés dans l'alliage. Un modèle de cinétique de surface a été élaboré afin de rendre compte de la diminution d'incorporation d'arsenic en augmentant le rapport V/III pour une composition nominale d'arsenic fixe dans l'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y). Ce résultat s'explique par le fait que les réactions de deuxième ordre dans la décomposition des tétramères d'arsenic ralentissent considérablement la réaction d'incorporation et permettent à l'antimoine d'occuper majoritairement la surface. Cette observation montre qu'il est préférable d'utiliser une source de dimères d'arsenic, plutôt que de tétramères, afin de mieux contrôler la composition d'arsenic dans la couche. Des puits quantiques d'In(x)Ga(1-x)As(y)Sb(1-y) sur GaSb ont été fabriqués et caractérisés optiquement afin d'observer le passage de recombinaison de type I à type II. Cependant, celui-ci n'a pas pu être observé puisque les spectres étaient dominés par un niveau énergétique dans le GaSb dont la source n'a pu être identifiée. Un problème dans la source de gallium pourrait être à l'origine de ce défaut et la résolution de ce problème est essentielle à la continuité de ces travaux.

THERMODYNAMICS AND APPLICATION OF A PAIR OF SYNTHETIC NUCLEOBASES FROM ARTIFICIALLY EXPANDED GENETIC INFORMATION SYSTEM

UV-melting experiments were performed on 9-mer duplexes containing a pair of synthetic nucleobases P·Z, two members of Expanded Genetic Information System (AEGIS), or P, Z containing mismatches. Enthalpy, entropy and free energy change were derived from simulation using two-state transition model. Nearest neighbor thermodynamic parameters of trimers or tetramers containing P·Z pair or P, Z containing mismatches were derived based on known nearest neighbor parameters. Proposed structures based on thermodynamic parameters are discussed. An application using P·Z pair as reverse selection tool of desired nucleic acid secondary structure is described.

Crystallization, preliminary X-ray analysis and molecular-replacement solution of haemoglobin-II from the fish matrinxa (Brycon cephalus)

Haemoglobins constitute a set of proteins with interesting structural and functional properties, especially when the two large animal groups reptiles and fishes are focused on. Here, the crystallization and preliminary X-ray analysis of haemoglobin-II from the South American fish matrinxa (Brycon cephalus) is reported. X-ray diffraction data have been collected to 3.0 Angstrom resolution using synchrotron radiation (LNLS). Crystals were determined to belong to space group P2(1) and preliminary structural analysis revealed the presence of two tetramers in the asymmetric unit. The structure was determined using the standard molecular-replacement technique.

Anomalies immunitaires chez les enfants exposés au VIH mais non infectés.

La thérapie antirétrovirale prévient la transmission mère-enfant du VIH dans plus de 98% des cas lorsqu’administrée pendant la grossesse, le travail et au nouveau-né. L’accessibilité à la thérapie antirétrovirale dans près de 70% des 1,5 millions cas de grossesses VIH+ dans le monde mène à la naissance de plus d’un million d’enfants exposés non infectés chaque année. Le nombre d’enfants exposés non infectés est à la hausse ainsi que les préoccupations concernant leur santé. En effet, plusieurs groupes ont signalé une augmentation de la morbidité et de la mortalité chez les enfants exposés non infectés. L’analyse des données rétrospectives de 705 enfants exposés non infectés de la cohorte mère-enfant du CMIS a révélé qu’à 2 mois d’âge, les enfants nés de mères ayant une charge virale supérieure à 1,000 copies d’ARN / ml avaient une fréquence de lymphocytes B significativement plus élevés par rapport aux enfants exposés non infectés nés de mères ayant une charge virale indétectable. L’objectif de cette étude est de caractériser ces anomalies. Les lymphocytes, provenant du sang de cordon ombilical et de sang veineux obtenu à 6 et 12 mois d’âge, ont été phénotypés par cytométrie en flux à l’aide des marqueurs CD3 / CD10 / CD14 / CD16 / CD19 / CD20 / CD21 / CD27 / IgM pour les lymphocytes B et CD4 / CD8 / CD3 / CCR7 / CD45RA pour les lymphocytes T. De plus, afin d’étudier les capacités fonctionnelles des lymphocytes B CD19+, la réponse antigène-spécifique au vaccin antitétanique a été mesurée par marquage avec des tétramères fluorescents de fragment C du toxoïde tétanique. Nos travaux ont mis en évidence des différences statistiquement significatives entre les enfants exposés non-infectés (ENI) nés de mères avec une charge virale détectable comparativement à ceux nés de mères avec une charge virale indétectable. À la naissance, les enfants ENI nés de mères avec une charge virale détectable avaient significativement moins de lymphocytes B totaux, plus de lymphocytes B mémoires classiques, activés, plasmablastes et lymphocytes T CD8+ mémoires centrales. À 6 mois, ils avaient significativement plus de lymphocytes B naïfs et significativement moins de lymphocytes T CD8+ effecteurs mémoires. À 12 mois d’âge, ils avaient significativement plus de lymphocytes B et T CD8+ totaux; significativement moins de lymphocytes T CD4+ totaux et leurs lymphocytes T affichaient un profil significativement plus activé (plus de cellules mémoires). L’analyse de la réponse antigène-spécifique a révélé une fréquence plus élevé de lymphocytes B mémoires IgM+ suggérant que les enfants nés de mères avec une virémie détectable ont plus de mal à établir une mémoire immunitaire efficace face au vaccin antitétanique. Nos données suggèrent qu’il y a exposition durant le premier trimestre de grossesse à la virémie maternelle et que cette exposition impacte le système immunitaire en développement du fœtus. Les mécanismes sous-jacents causant ces anomalies doivent encore être élucidés et l’épuisement du compartiment T à la naissance et à 6 mois reste à être investigué. Dans un pays industrialisé où l’accès aux soins est facilité, ces anomalies ont des conséquences modérées mais dans des pays à faible et moyen revenu, les conséquences peuvent être beaucoup plus tragiques voir fatales.

Anomalies immunitaires chez les enfants exposés au VIH mais non infectés

La thérapie antirétrovirale prévient la transmission mère-enfant du VIH dans plus de 98% des cas lorsqu’administrée pendant la grossesse, le travail et au nouveau-né. L’accessibilité à la thérapie antirétrovirale dans près de 70% des 1,5 millions cas de grossesses VIH+ dans le monde mène à la naissance de plus d’un million d’enfants exposés non infectés chaque année. Le nombre d’enfants exposés non infectés est à la hausse ainsi que les préoccupations concernant leur santé. En effet, plusieurs groupes ont signalé une augmentation de la morbidité et de la mortalité chez les enfants exposés non infectés. L’analyse des données rétrospectives de 705 enfants exposés non infectés de la cohorte mère-enfant du CMIS a révélé qu’à 2 mois d’âge, les enfants nés de mères ayant une charge virale supérieure à 1,000 copies d’ARN / ml avaient une fréquence de lymphocytes B significativement plus élevés par rapport aux enfants exposés non infectés nés de mères ayant une charge virale indétectable. L’objectif de cette étude est de caractériser ces anomalies. Les lymphocytes, provenant du sang de cordon ombilical et de sang veineux obtenu à 6 et 12 mois d’âge, ont été phénotypés par cytométrie en flux à l’aide des marqueurs CD3 / CD10 / CD14 / CD16 / CD19 / CD20 / CD21 / CD27 / IgM pour les lymphocytes B et CD4 / CD8 / CD3 / CCR7 / CD45RA pour les lymphocytes T. De plus, afin d’étudier les capacités fonctionnelles des lymphocytes B CD19+, la réponse antigène-spécifique au vaccin antitétanique a été mesurée par marquage avec des tétramères fluorescents de fragment C du toxoïde tétanique. Nos travaux ont mis en évidence des différences statistiquement significatives entre les enfants exposés non-infectés (ENI) nés de mères avec une charge virale détectable comparativement à ceux nés de mères avec une charge virale indétectable. À la naissance, les enfants ENI nés de mères avec une charge virale détectable avaient significativement moins de lymphocytes B totaux, plus de lymphocytes B mémoires classiques, activés, plasmablastes et lymphocytes T CD8+ mémoires centrales. À 6 mois, ils avaient significativement plus de lymphocytes B naïfs et significativement moins de lymphocytes T CD8+ effecteurs mémoires. À 12 mois d’âge, ils avaient significativement plus de lymphocytes B et T CD8+ totaux; significativement moins de lymphocytes T CD4+ totaux et leurs lymphocytes T affichaient un profil significativement plus activé (plus de cellules mémoires). L’analyse de la réponse antigène-spécifique a révélé une fréquence plus élevé de lymphocytes B mémoires IgM+ suggérant que les enfants nés de mères avec une virémie détectable ont plus de mal à établir une mémoire immunitaire efficace face au vaccin antitétanique. Nos données suggèrent qu’il y a exposition durant le premier trimestre de grossesse à la virémie maternelle et que cette exposition impacte le système immunitaire en développement du fœtus. Les mécanismes sous-jacents causant ces anomalies doivent encore être élucidés et l’épuisement du compartiment T à la naissance et à 6 mois reste à être investigué. Dans un pays industrialisé où l’accès aux soins est facilité, ces anomalies ont des conséquences modérées mais dans des pays à faible et moyen revenu, les conséquences peuvent être beaucoup plus tragiques voir fatales.