Caractérisation clinique et moléculaire de nouvelles translocations chromosomiques ciblant le gène RUNX1 dans les leucémies aiguës de l’adulte

La leucémie aiguë myéloïde est une hémopathie maligne génétiquement hétérogène caractérisée par de fréquents réarrangements impliquant la bande chromosomique 21q22 et le gène RUNX1. Dans ce groupe d’anomalies, les translocations t(8;21)(q22;q22) et t(3;21)(q26;q22), associées respectivement à un pronostic favorable et défavorable, sont les mieux étudiées. Or, plus de la moitié des réarrangements ciblant RUNX1 ne sont toujours pas caractérisés au niveau clinique et moléculaire. Les principaux objectifs de cette thèse sont de caractériser quatre nouvelles translocations ciblant RUNX1 et d’étudier la dérégulation transcriptionnelle associée à ces anomalies au niveau de cibles plus spécifiques ayant un rôle dans l’auto-renouvellement ou dans la différenciation hématopoïétique. À l’aide des techniques de cytogénétique et de biologie moléculaire, deux nouveaux partenaires de RUNX1, soit CLCA2 et SV2B, ont été identifiés au sein des t(1;21)(p22.3;q22) et t(15;21)(q26.1;q22) et la récurrence des partenaires USP42 et TRPS1 a été démontrée suite à l’étude des t(7;21)(p22.1;q22) et t(8;21)(q23.3;q22). Ce travail a permis de confirmer l’existence de divers modes de dérégulation de RUNX1 dans les leucémies aiguës. L’expression présumée de protéines chimériques et/ou d’isoformes tronquées de RUNX1, un dosage aberrant des transcrits de RUNX1 et la surexpression des gènes partenaires sont des conséquences révélées par l’étude de ces fusions. Le séquençage et l’analyse des jonctions génomiques des fusions récurrentes RUNX1-USP42/USP42-RUNX1 et RUNX1-TRPS1/TRPS1-RUNX1 ont démontré la présence de signatures moléculaires caractéristiques du mode de recombinaison non-homologue de type NHEJ. En raison de la structure et de la composition différente des jonctions, l’implication de composantes distinctes du mécanisme NHEJ a été proposée. Enfin, des analyses par PCR quantitative en temps réel nous ont permis de démontrer l’existence de cibles de dérégulation partagées par les fusions récurrentes et plus rares de RUNX1. Nous avons démontré que CEBPA est moins exprimé dans la majorité des spécimens étudiés présentant une fusion de RUNX1 par rapport aux spécimens avec un caryotype normal alors que JUP, une composante effectrice de la voie Wnt, est plutôt surexprimé. Malgré l’activation transcriptionnelle de JUP dans l’ensemble de ces spécimens, certaines cibles de la voie Wnt telles que CCND1 et MYC sont différemment exprimées dans ces cellules, appuyant l’hétérogénéité décrite dans ce groupe de leucémies. Malgré l’implication de partenaires variés, nos données d’expression démontrent que les chimères et les protéines tronquées de RUNX1 partagent des cibles communes d’activation et de répression transcriptionnelle et établissent, pour la première fois, des évidences moléculaires suggérant l’existence de similitudes entre la fusion récurrente RUNX1-RUNX1T1 et quatre fusions plus rares de RUNX1. Puisque des rechutes surviennent fréquemment dans ce groupe génétique, l’inhibition de JUP pourrait être une option thérapeutique intéressante et ceci est appuyé par les bénéfices observés lors de l’inhibition de la voie Wnt dans d’autres groupes génétiques de leucémies aiguës.

Localisation et fonction de CHK2 en mitose

Les centrosomes dont le rôle principal est d’organiser le cytosquelette de microtubules et le fuseau mitotique servent aussi de sites d’interaction pour plusieurs protéines régulatrices du cycle cellulaire et de la réponse aux dommages à l’ADN. Une de ces protéines est la kinase CHK2 et plusieurs publications montrent une sous-population de CHK2 localisée aux centrosomes dans les cellules en interphase et en mitose. Toutefois, la localisation de CHK2 aux centrosomes demeure controversée, car des doutes subsistent en ce qui concerne la spécificité des anticorps utilisés en immunocytochimie. En utilisant des lignées cellulaires du cancer du côlon, les cellules HCT116 sauvages et HCT116 CHK2-/- ainsi que différentes lignées d’ostéosarcome humain dans lesquelles l’expression de CHK2 a été inhibée par ARN interférence, nous montrons que les anticorps anti-CHK2 qui donnent un signal centrosomal sont non spécifiques et reconnaissent un antigène inconnu sur les centrosomes. Cependant, par des expériences d’immunofluorescence réalisées avec des cellules U2OS qui expriment les protéines de fusion GFP-CHK2 ou FLAG-CHK2, nous révélons une localisation centrosomale de CHK2 dans les cellules en mitose, mais pas en interphase. Ce résultat a été confirmé par vidéomicroscopie dans les cellules vivantes exprimant GFP-CHK2. Pour déterminer le ou les rôles potentiels de CHK2 en mitose nous avons réalisé des expériences pour explorer le rôle de CHK2 dans la progression de la mitose, la nucléation des microtubules aux centrosomes et la progression de la mitose en présence de problèmes d’attachement des chromosomes où de lésions génotoxiques. Nos données suggèrent que CHK2 n’est pas impliquée dans la régulation de la mitose dans les cellules U2OS.

Homéostasie des histones en réponse au dommage à l’ADN et étude d’inhibiteurs de désacétylases d’importance clinique

La chromatine possède une plasticité complexe et essentielle pour répondre à différents mécanismes cellulaires fondamentaux tels la réplication, la transcription et la réparation de l’ADN. Les histones sont les constituants essentiels de la formation des nucléosomes qui assurent le bon fonctionnement cellulaire d’où l’intérêt de cette thèse d’y porter une attention particulière. Un dysfonctionnement de la chromatine est souvent associé à l’émergence du cancer. Le chapitre II de cette thèse focalise sur la répression transcriptionnelle des gènes d’histones par le complexe HIR (HIstone gene Repressor) en réponse au dommage à l'ADN chez Saccharomyces cerevisiae. Lors de dommage à l’ADN en début de phase S, les kinases du point de contrôle Mec1, Tel1 et Rad53 s’assurent de bloquer les origines tardives de réplication pour limiter le nombre de collisions potentiellement mutagéniques ou cytotoxiques entre les ADN polymérases et les lésions persistantes dans l'ADN. Lorsque la synthèse totale d’ADN est soudainement ralentie par le point de contrôle, l’accumulation d'un excès d'histones nouvellement synthétisées est néfaste pour les cellules car les histones libres se lient de manière non-spécifique aux acides nucléiques. L'un des mécanismes mis en place afin de minimiser la quantité d’histones libres consiste à réprimer la transcription des gènes d'histones lors d'une chute rapide de la synthèse d'ADN, mais les bases moléculaires de ce mécanisme étaient très mal connues. Notre étude sur la répression des gènes d’histones en réponse aux agents génotoxiques nous a permis d’identifier que les kinases du point de contrôle jouent un rôle dans la répression des gènes d’histones. Avant le début de mon projet, il était déjà connu que le complexe HIR est requis pour la répression des gènes d’histones en phase G1, G2/M et lors de dommage à l’ADN en phase S. Par contre, la régulation du complexe HIR en réponse au dommage à l'ADN n'était pas connue. Nous avons démontré par des essais de spectrométrie de masse (SM) que Rad53 régule le complexe HIR en phosphorylant directement une de ses sous-unités, Hpc2, à de multiples résidus in vivo et in vitro. La phosphorylation d’Hpc2 est essentielle pour le recrutement aux promoteurs de gènes d’histones du complexe RSC (Remodels the Structure of Chromatin) dont la présence sur les promoteurs des gènes d'histones corrèle avec leur répression. De plus, nous avons mis à jour un nouveau mécanisme de régulation du complexe HIR durant la progression normale à travers le cycle cellulaire ainsi qu'en réponse aux agents génotoxiques. En effet, durant le cycle cellulaire normal, la protéine Hpc2 est très instable durant la transition G1/S afin de permettre la transcription des gènes d’histones et la production d'un pool d'histones néo-synthétisées juste avant l'initiation de la réplication de l’ADN. Toutefois, Hpc2 n'est instable que pour une brève période de temps durant la phase S. Ces résultats suggèrent qu'Hpc2 est une protéine clef pour la régulation de l'activité du complexe HIR et la répression des gènes d’histones lors du cycle cellulaire normal ainsi qu'en réponse au dommage à l’ADN. Dans le but de poursuivre notre étude sur la régulation des histones, le chapitre III de ma thèse concerne l’analyse globale de l’acétylation des histones induite par les inhibiteurs d’histone désacétylases (HDACi) dans les cellules normales et cancéreuses. Les histones désacétylases (HDACs) sont les enzymes qui enlèvent l’acétylation sur les lysines des histones. Dans plusieurs types de cancers, les HDACs contribuent à l’oncogenèse par leur fusion aberrante avec des complexes protéiques oncogéniques. Les perturbations causées mènent souvent à un état silencieux anormal des suppresseurs de tumeurs. Les HDACs sont donc une cible de choix dans le traitement des cancers engendrés par ces protéines de fusion. Notre étude de l’effet sur l’acétylation des histones de deux inhibiteurs d'HDACs de relevance clinique, le vorinostat (SAHA) et l’entinostat (MS-275), a permis de démontrer une augmentation élevée de l’acétylation globale des histones H3 et H4, contrairement à H2A et H2B, et ce, autant chez les cellules normales que cancéreuses. Notre quantification en SM de l'acétylation des histones a révélé de façon inattendue que la stœchiométrie d'acétylation sur la lysine 56 de l’histone H3 (H3K56Ac) est de seulement 0,03% et, de manière surprenante, cette stœchiométrie n'augmente pas dans des cellules traitées avec différents HDACi. Plusieurs études de H3K56Ac chez l’humain présentes dans la littérature ont rapporté des résultats irréconciliables. Qui plus est, H3K56Ac était considéré comme un biomarqueur potentiel dans le diagnostic et pronostic de plusieurs types de cancers. C’est pourquoi nous avons porté notre attention sur la spécificité des anticorps utilisés et avons déterminé qu’une grande majorité d’anticorps utilisés dans la littérature reconnaissent d’autres sites d'acétylation de l’histone H3, notamment H3K9Ac dont la stœchiométrie d'acétylation in vivo est beaucoup plus élevée que celle d'H3K56Ac. De plus, le chapitre IV fait suite à notre étude sur l’acétylation des histones et consiste en un rapport spécial de recherche décrivant la fonction de H3K56Ac chez la levure et l’homme et comporte également une évaluation d’un anticorps supposément spécifique d'H3K56Ac en tant qu'outil diagnostic du cancer chez l’humain.

Funktionelle Analyse der LC-FACS in Dictyostelium discoideum

"Funktionelle Analyse der LC-FACS in Dictyostelium discoideum" Das Dictyostelium discoideum Gen fcsA kodiert für ein 75 kDa großes Protein. Es kann durch Homologieanyalysen der Amino-säuresequenz zu den "long-chain fatty acyl-CoA"-Synthetasen ge-rechnet werden, die lang-kettige Fettsäuren durch die kovalente Bindung von Coenzym A akti-vie-ren und damit für diverse Reak-tionen in Stoffwechsel und Molekül-Synthese der Zelle verfügbar machen. Die hier untersuchte D. discoideum LC-FACS lokalisiert als peripher assoziiertes Protein an der cytosolischen Seite der Membran von Endo-somen und kleiner Vesikel. Bereits kurz nach der Bildung in der frühen sauren Phase kann die Lokalisation der LC-FACS auf Endosomen ge-zeigt werden. Sie dissoziiert im Laufe ihrer Neutra-li-sierung und kann auf späten Endosomen, die vor ihrer Exocytose stehen nicht mehr nach-gewiesen werden. Ein Teil der kleinen die in der gesamte Zelle verteilten kleinen Vesikel zeigt eine Kolokalisation mit lysosomalen Enzymen. Trotz des intrazellulären Verteilungs-mus-ters, das eine Beteiligung dieses Pro-teins an der Endocytose nahe-legt, konnte kein signifikanter Rückgang der Pino- und Phagocytose-Rate in LC-FACS Nullmutanten beobachtet werden. Der endo-cy-to-ti-sche Transit ist in diesen Zellen etwas verlängert, außerdem zeigen die Endosomen einen deutlich erhöhten pH-Wert, was zu einer weniger effektiven Prozessierung eines lysosomalen Enzyms führt (a-Mannosidase). Die Funktion der LC-FACS ist die Aufnahme von langkettigen Fettsäuren aus dem Lumen der Endosomen.

On the function of the Dictyostelium Argonaute A protein (AgnA) in epigenetic gene regulation

With molecular biology methods and bioinformatics, the Argonaute proteins in Dictyostelium discoideum were characterized, and the function of the AgnA protein in RNAi and DNA methylation was investigated, as well as cellular features. Also interaction partners of the PAZ-Piwi domain of AgnA (PAZ-PiwiAgnA) were discovered. The Dictyostelium genome encodes five Argonaute proteins, termed AgnA/B/C/D/E. The expression level of Argonaute proteins was AgnB/D/E > AgnA > AgnC. All these proteins contain the characteristic conserved of PAZ and Piwi domains. Fluorescence microscopy revealed that the overexpressed C-terminal GFP-fusion of PAZ-PiwiAgnA (PPWa-GFP) localized to the cytoplasm. Overexpression of PPWa-GFP leaded to an increased gene silencing efficiency mediated by RNAi but not by antisense RNA. This indicated that PAZ-PiwiAgnA is involved in the RNAi pathway, but not in the antisense pathway. An analysis of protein-protein interactions by a yeast-two-hybrid screen on a cDNA library from vegetatively grown Dictyostelium revealed that several proteins, such as EF2, EF1-I, IfdA, SahA, SamS, RANBP1, UAE1, CapA, and GpdA could interact with PAZ-PiwiAgnA. There was no interaction between PAZ-PiwiAgnA and HP1, HelF and DnmA detected by direct yeast-two-hybrid analysis. The fluorescence microscopy images showed that the overexpressed GFP-SahA or IfdA fusion proteins localized to both cytoplasm and nuclei, while the overexpressed GFP-SamS localized to the cytoplasm. The expression of SamS in AgnA knock down mutants was strongly down regulated on cDNA and mRNA level in, while the expression of SahA was only slightly down regulated. AgnA knock down mutants displayed defects in growth and phagocytosis, which suggested that AgnA affects also cell biological features. The inhibition of DNA methylation on DIRS-1 and Skipper retroelements, as well as the endogenous mvpB and telA gene, observed for the same strains, revealed that AgnA is involved in the DNA methylation pathway. Northern blot analysis showed that Skipper and DIRS-1 were rarely expressed in Ax2, but the expression of Skipper was upregulated in AgnA knock down mutants, while the expression of DIRS-1 was not changed. A knock out of the agnA gene failed even though the homologous recombination of the disruption construct occurred at the correct site, which indicated that there was a duplication of the agnA gene in the genome. The same phenomenon was also observed in ifdA knock out experiments.

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.

Immunogenicity of the outer domain of a HIV-1 clade C gp120

Background: The possibility that a sub domain of a C clade HIV-1 gp120 could act as an effective immunogen was investigated. To do this, the outer domain ( OD) of gp120(CN54) was expressed and characterized in a construct marked by a re-introduced conformational epitope for MAb 2G12. The expressed sequence showed efficient epitope retention on the isolated ODCN54 suggesting authentic folding. To facilitate purification and subsequent immunogenicity ODCN54 was fused to the Fc domain of human IgGl. Mice were immunised with the resulting fusion proteins and also with gp120(CN54)-Fc and gp120 alone. Results: Fusion to Fc was found to stimulate antibody titre and Fc tagged ODCN54 was substantially more immunogenic than non-tagged gp120. Immunogenicity appeared the result of Fc facilitated antigen processing as immunisation with an Fc domain mutant that reduced binding to the FcR lead to a reduction in antibody titre when compared to the parental sequence. The breadth of the antibody response was assessed by serum reaction with five overlapping fragments of gp120(CN54) expressed as GST fusion proteins in bacteria. A predominant anti-inner domain and anti-V3C3 response was observed following immunisation with gp120(CN54)-Fc and an anti-V3C3 response to the ODCN54-Fc fusion. Conclusion: The outer domain of gp120(CN54) is correctly folded following expression as a C terminal fusion protein. Immunogenicity is substantial when targeted to antigen presenting cells but shows V3 dominance in the polyvalent response. The gp120 outer domain has potential as a candidate vaccine component.

A suite of parallel vectors for baculovirus expression

The expression of proteins using recombinant baculoviruses is a mature and widely used technology. However, some aspects of the technology continue to detract from high throughput use and the basis of the final observed expression level is poorly understood. Here, we describe the design and use of a set of vectors developed around a unified cloning strategy that allow parallel expression of target proteins in the baculovirus system as N-terminal or C-terminal fusions. Using several protein kinases as tests we found that amino-terminal fusion to maltose binding protein rescued expression of the poorly expressed human kinase Cot but had only a marginal effect on expression of a well-expressed kinase IKK-2. In addition, MBP fusion proteins were found to be secreted from the expressing cell. Use of a carboxyl-terminal GFP tagging vector showed that fluorescence measurement paralleled expression level and was a convenient readout in the context of insect cell expression, an observation that was further supported with additional non-kinase targets. The expression of the target proteins using the same vectors in vitro showed that differences in expression level were wholly dependent on the environment of the expressing cell and an investigation of the time course of expression showed it could affect substantially the observed expression level for poorly but not well-expressed proteins. Our vector suite approach shows that rapid expression survey can be achieved within the baculovirus system and in addition, goes some way to identifying the underlying basis of the expression level obtained. (c) 2006 Elsevier Inc. All rights reserved.

Green fluorescent protein as a reporter of prion protein folding

Background: The amino terminal half of the cellular prion protein PrPc is implicated in both the binding of copper ions and the conformational changes that lead to disease but has no defined structure. However, as some structure is likely to exist we have investigated the use of an established protein refolding technology, fusion to green fluorescence protein (GFP), as a method to examine the refolding of the amino terminal domain of mouse prion protein. Results: Fusion proteins of PrPc and GFP were expressed at high level in E. coli and could be purified to near homogeneity as insoluble inclusion bodies. Following denaturation, proteins were diluted into a refolding buffer whereupon GFP fluorescence recovered with time. Using several truncations of PrPc the rate of refolding was shown to depend on the prion sequence expressed. In a variation of the format, direct observation in E. coli, mutations introduced randomly in the PrPc protein sequence that affected folding could be selected directly by recovery of GFP fluorescence. Conclusion: Use of GFP as a measure of refolding of PrPc fusion proteins in vitro and in vivo proved informative. Refolding in vitro suggested a local structure within the amino terminal domain while direct selection via fluorescence showed that as little as one amino acid change could significantly alter folding. These assay formats, not previously used to study PrP folding, may be generally useful for investigating PrPc structure and PrPc-ligand interaction.

Generation of anti-complement "prodrugs": cleavable reagents for specific delivery of complement regulators to disease sites

Expression of biologically active molecules as fusion proteins with antibody Fc can substantially extend the plasma half-life of the active agent but may also influence function. We have previously generated a number of fusion proteins comprising a complement regulator coupled to Fc and shown that the hybrid molecule has a long plasma half-life and retains biological activity. However, several of the fusion proteins generated had substantially reduced biological activity when compared with the native regulator or regulator released from the Fc following papain cleavage. We have taken advantage of this finding to engineer a prodrug with low complement regulatory activity that is cleaved at sites of inflammation to release active regulator. Two model prodrugs, comprising, respectively, the four short consensus repeats of human decay accelerating factor (CD55) linked to IgG4 Fc and the three NH2-terminal short consensus repeats of human decay accelerating factor linked to IgG2 Fc have been developed. In each, specific cleavage sites for matrix metalloproteinases and/or aggrecanases have been incorporated between the complement regulator and the Fc. These prodrugs have markedly decreased complement inhibitory activity when compared with the parent regulator in vitro. Exposure of the prodrugs to the relevant enzymes, either purified, or in supernatants of cytokine-stimulated chondrocytes or in synovial fluid, efficiently cleaved the prodrug, releasing active regulator. Such agents, having negligible systemic effects but active at sites of inflammation, represent a paradigm for the next generation of anti-C therapeutics.

Vaccine glycoproteins tagged with the human Fc domain as second generation vaccine candidates

Traditional vaccines such as inactivated or live attenuated vaccines, are gradually giving way to more biochemically defined vaccines that are most often based on a recombinant antigen known to possess neutralizing epitopes. Such vaccines can offer improvements in speed, safety and manufacturing process but an inevitable consequence of their high degree of purification is that immunogenicity is reduced through the lack of the innate triggering molecules present in more complex preparations. Targeting recombinant vaccines to antigen presenting cells (APCs) such as dendritic cells however can improve immunogenicity by ensuring that antigen processing is as efficient as possible. Immune complexes, one of a number of routes of APC targeting, are mimicked by a recombinant approach, crystallizable fragment (Fc) fusion proteins, in which the target immunogen is linked directly to an antibody effector domain capable of interaction with receptors, FcR, on the APC cell surface. A number of virus Fc fusion proteins have been expressed in insect cells using the baculovirus expression system and shown to be efficiently produced and purified. Their use for immunization next to non-Fc tagged equivalents shows that they are powerfully immunogenic in the absence of added adjuvant and that immune stimulation is the result of the Fc-FcR interaction.

Isolation of recombinant antibodies against EspA and intimin of Escherichia coli O157:H7

Intimin, Tir, and EspA proteins are expressed by attaching-effacing Escherichia coli, which include enteropathogenic and enterohemorrhagic E. coli pathotypes. EspA proteins are part of the type three secretion system needle complex that delivers Tir to the host epithelial cell, while surface arrayed intimin docks the bacterium to the translocated Tir. This intimate attachment leads to attaching and effacing lesions. Recombinant forms of these effector proteins from enterohemorrhagic E. coli O157:H7 were produced by using E. coli expression vectors. Binding of intimin and Tir fragments in enzyme-linked immunosorbent assay (ELISAs) demonstrated the interaction of intimin fragments containing the C-terminal 282 or 188 amino acids to a Tir fragment containing amino acid residues 258 to 361. Recombinant intimin and EspA proteins were used to elicit immune responses in rabbits and immune phage-display antibody libraries were produced. Screening of these immune libraries by conventional phage-antibody panning and colony filter screening produced a panel of antibodies with specificity for EspA or intimin. Antibodies recognizing different C-terminal epitopes on intimin bound specifically to the gamma intimin of O157:H7 and not to other classes of intimin. Antibodies recognizing EspA from E. coli O157 also recognized the protein from the eae-deficient O157 mutant DM3 and from E. coli O111. Anti-intimin antibodies were also produced as fusion proteins coupled to the reporter molecule alkaline phosphatase, allowing the one-step detection of gamma intimin. The isolated recombinant monoclonal antibodies were functional in a range of assay formats, including ELISA, Western blotting, and dot blots, thus demonstrating their diagnostic potential.

Optimisation of recombinant production of active human cardiac SERCA2a ATPase

Methods for recombinant production of eukaryotic membrane proteins, yielding sufficient quantity and quality of protein for structural biology, remain a challenge. We describe here, expression and purification optimisation of the human SERCA2a cardiac isoform of Ca2+ translocating ATPase, using Saccharomyces cerevisiae as the heterologous expression system of choice. Two different expression vectors were utilised, allowing expression of C-terminal fusion proteins with a biotinylation domain or a GFP- His8 tag. Solubilised membrane fractions containing the protein of interest were purified onto Streptavidin-Sepharose, Ni-NTA or Talon resin, depending on the fusion tag present. Biotinylated protein was detected using specific antibody directed against SERCA2 and, advantageously, GFP-His8 fusion protein was easily traced during the purification steps using in-gel fluorescence. Importantly, talon resin affinity purification proved more specific than Ni-NTA resin for the GFP-His8 tagged protein, providing better separation of oligomers present, during size exclusion chromatography. The optimised method for expression and purification of human cardiac SERCA2a reported herein, yields purified protein (> 90%) that displays a calcium-dependent thapsigargin-sensitive activity and is suitable for further biophysical, structural and physiological studies. This work provides support for the use of Saccharomyces cerevisiae as a suitable expression system for recombinant production of multi-domain eukaryotic membrane proteins.

New malaria vaccine candidates based on the Plasmodium vivax Merozoite Surface Protein-1 and the TLR-5 agonist Salmonella Typhimurium FliC flagellin

The present study evaluated the immunogenicity of new malaria vaccine formulations based on the 19 kDa C-terminal fragment of Plasmodium vivax Merozoite Surface Protein-1 (MSP1(19)) and the Salmonella enterica serovar Typhimurium flagellin (FIiC), a Toll-like receptor 5 (TLR5) agonist. FHC was used as an adjuvant either admixed or genetically linked to the P. vivax MSP1(19) and administered to C57BL/6 mice via parenteral (s.c.) or mucosal (i.n.) routes. The recombinant fusion protein preserved MSP1(19) epitopes recognized by Sera collected from P. vivax infected humans and TLR5 agonist activity. Mice parenterally immunized with recombinant P vivax MSPI 19 in the presence of FliC, either admixed or genetically linked, elicited strong and long-lasting MSP1 (19)-specific systemic antibody responses with a prevailing IgG1 subclass response. Incorporation of another TLR agonist, CpG ODN 1826, resulted in a more balanced response, as evaluated by the IgG1/IgG2c ratio, and higher cell-mediated immune response measured by interferon-gamma secretion. Finally, we show that MSPI 19-specific antibodies recognized the native protein expressed on the surface of P. vivax parasites harvested from infected humans. The present report proposes a new class of malaria vaccine formulation based on the use of malaria antigens and the innate immunity agonist FliC. it contains intrinsic adjuvant properties and enhanced ability to induce specific humoral and cellular immune responses when administered alone or in combination with other adjuvants. (C) 2008 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Paracoccidioides brasiliensis Vaccine Formulations Based on the gp43-Derived P10 Sequence and the Salmonella enterica FliC Flagellin

Paracoccidioidomycosis (PCM) is a systemic granulomatous disease caused by the dimorphic fungus Paracoccidioides brasiliensis. Anti-PCM vaccine formulations based on the secreted fungal cell wall protein (gp43) or the derived P10 sequence containing a CD4(+) T-cell-specific epitope have shown promising results. In the present study, we evaluated new anti-PCM vaccine formulations based on the intranasal administration of P. brasiliensis gp43 or the P10 peptide in combination with the Salmonella enterica FliC flagellin, an innate immunity agonist binding specifically to the Toll-like receptor 5, in a murine model. BALB/c mice immunized with gp43 developed high-specific-serum immunoglobulin G1 responses and enhanced interleukin-4 (IL-4) and IL-10 levels. On the other hand, mice immunized with recombinant purified flagellins genetically fused with P10 at the central hypervariable domain, either flanked or not by two lysine residues, or the synthetic P10 peptide admixed with purified FliC elicited a prevailing Th1-type immune response based on lung cell-secreted type 1 cytokines. Mice immunized with gp43 and FliC and intratracheally challenged with P. brasiliensis yeast cells had increased fungal proliferation and lung tissue damage. In contrast, mice immunized with the chimeric flagellins and particularly those immunized with P10 admixed with FliC reduced P. brasiliensis growth and lung damage. Altogether, these results indicate that S. enterica FliC flagellin modulates the immune response to P. brasiliensis P10 antigen and represents a promising alternative for the generation of anti-PCM vaccines.