The study of ligand binding specificities of the lipid binding proteins : recombinant human a-tocopherol transport protein (a-ttp), supernatant protein factor (spf) and S. cerevisiae Sec 14p for vitamin e (rrr-a-tocopherol) and other hydrophobic ligands.

One of the various functions of proteins in biological systems is the transport of small molecules, for this purpose proteins have naturally evolved special mechanisms to allow both ligand binding and its subsequent release to a target site; a process fundamental to many biological processes. Transport of Vitamin E (a-tocopherol), a lipid soluble antioxidant, to membranes helps in the protection of polyunsaturated fatty acids against peroxidative damage. In this research, the ligand binding characteristics of several members of the CRALTRIO family of lipid binding proteins was examined; the recombinant human a-Tocopherol Transfer Protein (a-TIP), Supernatant Protein Factor (SPF)ffocopherol Associated Protein (TAP), Cellular Retinaldehyde Binding Protein (CRALBP) and the phosphatidylinositol transfer protein from S. cerevisiae Sec 14p. Recombinant Sec 14p was expressed and purified from E. coli for comparison of tocopherol binding to the two other recombinant proteins postulated to traffic a-tocopherol. Competitive binding assays using [3H]-a-tocopherol and Lipidex-l000 resin allowed determination of the dissociation constants ~) of the CRAL-TRIO proteins for a-tocopherol and - 20 hydrophobic ligands for evaluation of the possible biological relevance of the binding interactions observed. The KIs (nM) for RRR-a-tocopherol are: a-TIP: 25.0, Sec 14p: 373, CRALBP: 528 and SPFffAP: 615. This indicates that all proteins recognize tocopherol but not with the same affinity. Sec 14p bound its native ligand PI with a KI of381 whereas SPFffAP bound PI (216) and y-tocopherol (268) similarly in contrast to the preferential binding ofRRR-a-tocopherol by a-TIP. Efforts to adequately represent biologically active SPFff AP involved investigation of tocopherol binding for several different recombinant proteins derived from different constructs and in the presence of different potential modulators (Ca+2, Mg+2, GTP and GDP); none of these conditions enhanced or inhibited a-tocopherol binding to SPF. This work suggests that only aTTP serves as the physiological mediator of a-tocopherol, yet structural homology between proteins allows common recognition of similar ligand features. In addition, several photo-affmity analogs of a-tocopherol were evaluated for their potential utility in further elucidation of a-TTP function or identification of novel tocopherol binding proteins.

Synthesis and characterization of BODIPY-α-tocopherol : a new ligand to explore the intracellular transfer of Vitamin E

Since its discovery nearly a century ago, a-tocopherol (vitamin E) research has been mainly focused on its ability to terminate the cycle of lipid peroxidation in membranes. Nitrobenzoxadiazole fluorescent analogues were made previously to study the intracellular transfer of vitamin E in cells. However, these molecules were reportedly susceptible to photobleaching while under illumination for transfer assays and microscopy. Here is reported the synthesis of a series of fluorescent analogues of vitamin E incorporating the more robust dipyrrometheneboron difluoride fluorophore (BDP-a-Tocs; Aex = 507 nm, Aem = 511 nm). C8-BDP-a-Toc 42c, having an eight-carbon chain between the chromanol and fluorophore, wa<; shown to bind specifically to a-tocopherol transfer protein with a dissociation constant of approximately 100 nM. Another fluorescent analogue of vitamin E with a thienyl derivative of BODIPY that is excited and fluoresces at longer wavelengths (Aex = 561 nm, Aem = 570 nm) is in development.

Role of Phosphorylation of the Oxysterol Binding Protein (OSBP) in (PI(4)P) and Sterol-Containing Membrane Recognition and Binding

Studies have demonstrated that the oxysterol binding protein (OSBP) acts as a phosphatidylinositol phosphate (PIP)-sterol exchanger at membrane contact sites (MCS) of the endoplasmic reticulum (ER) and Golgi. OSBP is known to pick up phosphatidylinositol-4-phosphate (PI(4)P) from the ER, transfer it to the trans-Golgi in exchange for a cholesterol molecule that is then transferred from the trans-Golgi to the ER. Upon further examination of this pathway by Ridgway et al. (1), it appeared that phosphorylation of OSBP played a role in the localization of OSBP. The dephosphorylation state of OSBP was linked to Golgi localization and the depletion of cholesterol at the ER. To mimic the phosphorylated state of OSBP, the mutant OSBP-S5E was designed by Ridgway et al. (1). The lipid and sterol recognition by wt-OSBP and its phosphomimic mutant OSBP-S5E were investigated using immobilized lipid bilayers and dual polarization interferometry (DPI). DPI is a technique in which the protein binding affinity to immobilized lipid bilayers is measured and the binding behavior is examined through real time. Lipid bilayers containing 1,2-dioleoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DOPC) and varying concentrations of PI(4)Ps or sterols (cholesterol or 25-hydroxycholesterol) were immobilized on a silicon nitride chip. It was determined that wt-OSBP binds differently to PI(4)P-containing bilayers compared to OSBP-S5E. The binding behavior suggested that wt-OSBP extracts PI(4)P and the change in the binding behavior, in the case of OSBP-S5E, suggested that the phosphorylation of OSBP may prevent the recognition and/or extraction of PI(4)P. In the presence of sterols, the overall binding behavior of OSBP, regardless of phosphorylation state, was fairly similar. The maximum specific bound mass of OSBP to sterols did not differ as the concentration of sterols increased. However, comparing the maximum specific bound mass of OSBP to cholesterol with oxysterol (25-hydroxycholesterol), OSBP displayed nearly a 2-fold increase in bound mass. With the absence of the wt-OSBP-PI(4)P binding behavior, it can be speculated that the sterols were not extracted. In addition, the binding behavior of OSBP was further tested using a fluorescence based binding assay. Using 22-(N-(7-nitrobenz-2-oxa-1,3-diazol-4-yl)amino)-23,24-bisnor-5-cholen-3β-ol (22-NBD cholesterol), wt-OSBP a one site binding dissociation constant Kd, of 15 ± 1.4 nM was determined. OSBP-S5E did not bind to 22-NBD cholesterol and Kd value was not obtained.

Estrogen withdrawal and liver fat accumulation : contribution of hepatic VLDL-TG production and effect of exercise training

L’accumulation de triglycérides (TG) dans les hépatocytes est caractéristique de la stéatose hépatique non-alcoolique (SHNA). Cette dernière se produit dans diverses conditions dont le facteur commun est le métabolisme anormal des lipides. Le processus conduisant à l'accumulation des lipides dans le foie n’a pas encore été totalement élucidé. Toutefois, des lipides s'accumulent dans le foie lorsque les mécanismes qui favorisent leur exportation (oxydation et sécrétion) sont insuffisants par rapport aux mécanismes qui favorisent leur importation ou leur biosynthèse. De nos jours il est admis que la carence en œstrogènes est associée au développement de la stéatose hépatique. Bien que les résultats des études récentes révèlent l'implication des hormones ovariennes dans l'accumulation de lipides dans le foie, les mécanismes qui sous-tendent ce phénomène doivent encore être étudiés. En conséquence, les trois études présentées dans cette thèse ont été menées sur des rates ovariectomizées (Ovx), comme modèle animal de femmes post-ménopausées, pour étudier les effets du retrait des œstrogènes sur le métabolisme des lipides dans le foie, en considérant l'entraînement physique comme étant un élément positif pouvant contrecarrer ces effets. Il a été démontré que l'entraînement physique peut réduire l'accumulation de graisses dans le foie chez les rates Ovx. Dans la première étude, nous avons montré que chez les rates Ovx nourries à la diète riche en lipides (HF), les contenus de TG hépatiques étaient élevées (P < 0.01) comparativement aux rates Sham, 5 semaines après la chirurgie. Le changement de la diète HF par la diète standard (SD) chez les rates Sham a diminué l’accumulation de lipides dans le foie. Toutefois, chez les rates Ovx, 8 semaines après le changement de la HF par la SD le niveau de TG dans le foie était maintenu aussi élevé que chez les rates nourries continuellement avec la diète HF. Lorsque les TG hépatiques mesurés à la 13e semaine ont été comparés aux valeurs correspondant au retrait initial de la diète HF effectué à la 5e semaine, les niveaux de TG hépatiques chez les animaux Ovx ont été maintenus, indépendamment du changement du régime alimentaire; tandis que chez les rats Sham le passage à la SD a réduit (P < 0.05) les TG dans le foie. Les mêmes comparaisons avec la concentration des TG plasmatiques ont révélé une relation inverse. Ces résultats suggèrent que la résorption des lipides au foie est contrée par l'absence des œstrogènes. Dans cette continuité, nous avons utilisé une approche physiologique dans notre seconde étude pour investiguer la façon dont la carence en œstrogènes entraîne l’accumulation de graisses dans le foie, en nous focalisant sur la voie de l'exportation des lipides du foie. Les résultats de cette étude ont révélé que le retrait des œstrogènes a entraîné une augmentation (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie en concomitance avec la baisse (P < 0.01) de production de VLDL-TG et une réduction l'ARNm et de la teneur en protéines microsomales de transfert des triglycérides (MTP). Tous ces effets ont été corrigés par la supplémentation en œstrogènes chez les rates Ovx. En outre, l'entraînement physique chez les rates Ovx a entraîné une réduction (P < 0.01) de l’accumulation de lipides dans le foie ainsi qu’une diminution (P < 0.01) de production de VLDL-TG accompagnée de celle de l'expression des gènes MTP et DGAT-2 (diacylglycérol acyltransférase-2). Des études récentes suggèrent que le peptide natriurétique auriculaire (ANP) devrait être au centre des intérêts des recherches sur les métabolismes énergétiques et lipidiques. Le ANP est relâché dans le plasma par les cellules cardiaques lorsque stimulée par l’oxytocine et exerce ses fonctions en se liant à son récepteur, le guanylyl cyclase-A (GC-A). En conséquence, dans la troisième étude, nous avons étudié les effets du blocage du système ocytocine-peptide natriurétique auriculaire (OT-ANP) en utilisant un antagoniste de l’ocytocine (OTA), sur l'expression des gènes guanylyl cyclase-A et certains marqueurs de l’inflammation dans le foie de rates Ovx. Nous avons observé une diminution (P < 0.05) de l’ARNm de la GC-A chez les rates Ovx et Sham sédentaires traitées avec l’OTA, tandis qu’une augmentation (P < 0.05) de l'expression de l’ARNm de la protéine C-réactive (CRP) hépatique a été notée chez ces animaux. L’exercice physique n'a apporté aucun changement sur l'expression hépatique de ces gènes que ce soit chez les rates Ovx ou Sham traitées avec l’OTA. En résumé, pour expliquer l’observation selon laquelle l’accumulation et la résorption de lipides dans le foie dépendent des mécanismes associés à des niveaux d’œstrogènes, nos résultats suggèrent que la diminution de production de VLDL-TG induite par une déficience en œstrogènes, pourrait être un des mecanismes responsables de l’accumulation de lipides dans le foie. L’exercice physique quant à lui diminue l'infiltration de lipides dans le foie ainsi que la production de VLDL-TG indépendamment des niveaux d'œstrogènes. En outre, l'expression des récepteurs de l’ANP a diminué par l'OTA chez les rates Ovx et Sham suggérant une action indirecte de l’ocytocine (OT) au niveau du foie indépendamment de la présence ou non des estrogènes. L’axe ocytocine-peptide natriurétique auriculaire, dans des conditions physiologiques normales, protègerait le foie contre l'inflammation à travers la modulation de l’expression de la GC-A.

Intestin et défauts métaboliques dans la résistance à l'insuline

En lien avec l’augmentation constante de l’obésité, de plus en plus de personnes sont atteintes de résistance à l’insuline ou de diabète de type 2. Ce projet doctoral s’est surtout intéressé à l’une des conséquences majeures des pathologies cardiométaboliques, soit la dyslipidémie diabétique. À cet égard, les gens présentant une résistance à l’insuline ou un diabète de type 2 sont plus à risque de développer des perturbations lipidiques caractérisées essentiellement par des taux élevés de triglycérides et de LDL-cholestérol ainsi que de concentrations restreintes en HDL-cholestérol dans la circulation. Les risques de maladies cardiovasculaires sont ainsi plus élevés chez ces patients. Classiquement, trois organes sont connus pour développer l’insulino-résistance : le muscle, le tissu adipeux et le foie. Néanmoins, certaines évidences scientifiques commencent également à pointer du doigt l’intestin, un organe critique dans la régulation du métabolisme des lipides postprandiaux, et qui pourrait, conséquemment, avoir un impact important dans l’apparition de la dyslipidémie diabétique. De façon très intéressante, des peptides produits par l’intestin, notamment le GLP-1 (glucagon-like peptide-1), ont déjà démontré leur potentiel thérapeutique quant à l’amélioration du statut diabétique et leur rôle dans le métabolisme intestinal lipoprotéinique. Une autre évidence est apportée par la chirurgie bariatrique qui a un effet positif, durable et radical sur la perte pondérale, le contrôle métabolique et la réduction des comorbidités du diabète de type 2, suite à la dérivation bilio-intestinale. Les objectifs centraux du présent programme scientifique consistent donc à déterminer le rôle de l’intestin dans (i) l’homéostasie lipidique/lipoprotéinique en réponse à des concentrations élevées de glucose (à l’instar du diabète) et à des peptides gastro-intestinaux tels que le PYY (peptide YY); (ii) la coordination du métabolisme en disposant de l’AMPK (AMP-activated protein kinase) comme senseur incontournable permettant l’ajustement précis des besoins et disponibilités énergétiques cellulaires; et (iii) l’ajustement de sa capacité d’absorption des graisses alimentaires en fonction du gain ou de la perte de sa sensibilité à l’insuline démontrée dans les spécimens intestinaux humains prélevés durant la chirurgie bariatrique. Dans le but de confirmer le rôle de l’intestin dans la dyslipidémie diabétique, nous avons tout d’abord utilisé le modèle cellulaire intestinal Caco-2/15. Ces cellules ont permis de démontrer qu’en présence de hautes concentrations de glucose en basolatéral, telle qu’en condition diabétique, l’intestin absorbe davantage de cholestérol provenant de la lumière intestinale par l’intermédiaire du transporteur NPC1L1 (Niemann Pick C1-like 1). L’utilisation de l’ezetimibe, un inhibiteur du NPC1L1, a permis de contrecarrer cette augmentation de l’expression de NPC1L1 tout comme l’élévation de l’absorption du cholestérol, prouvant ainsi que le NPC1L1 est bel et bien responsable de cet effet. D’autre part, des travaux antérieurs avaient identifié certains indices quant à un rôle potentiel du peptide intestinal PYY au niveau du métabolisme des lipides intestinaux. Toutefois, aucune étude n’avait encore traité cet aspect systématiquement. Pour établir définitivement l’aptitude du PYY à moduler le transport et le métabolisme lipidique dans l’intestin, nous avons utilisé les cellules Caco-2/15. Notre étude a permis de constater que le PYY incubé du côté apical est capable de réduire significativement l’absorption du cholestérol et le transporteur NPC1L1. Puisque le rôle de l'AMPK dans l'intestin demeure inexploré, il est important non seulement de définir sa structure moléculaire, sa régulation et sa fonction dans le métabolisme des lipides, mais aussi d'examiner l'impact de l’insulino-résistance et du diabète de type 2 (DT2) sur son statut et son mode d’action gastro-intestinal. En employant les cellules Caco-2/15, nous avons été capables de montrer (i) la présence de toutes les sous-unités AMPK (α1/α2/β1/β2/γ1/γ2/γ3) avec une différence marquée dans leur abondance et une prédominance de l’AMPKα1 et la prévalence de l’hétérotrimère α1/β2/γ1; (ii) l’activation de l’AMPK par la metformine et l’AICAR, résultant ainsi en une phosphorylation accrue de l’enzyme acétylCoA carboxylase (ACC) et sans influence sur l'HMG-CoA réductase; (iii) la modulation négative de l’AMPK par le composé C et des concentrations de glucose élevées avec des répercussions sur la phosphorylation de l’ACC. D’autre part, l’administration de metformine au Psammomys obesus, un modèle animal de diabète et de syndrome métabolique, a conduit à (i) une régulation positive de l’AMPK intestinale (phosphorylation de l’AMPKα-Thr172); (ii) la réduction de l'activité ACC; (iii) l’augmentation de l’expression génique et protéique de CPT1, supportant une stimulation de la β-oxydation; (iv) une tendance à la hausse de la sensibilité à l'insuline représentée par l’induction de la phosphorylation d'Akt et l’inactivation de la phosphorylation de p38; et (v) l’abaissement de la formation des chylomicrons ce qui conduit à la diminution de la dyslipidémie diabétique. Ces données suggèrent que l'AMPK remplit des fonctions clés dans les processus métaboliques de l'intestin grêle. La preuve flagrante de l’implication de l’intestin dans les événements cardiométaboliques a été obtenue par l’examen des spécimens intestinaux obtenus de sujets obèses, suite à une chirurgie bariatrique. L’exploration intestinale nous a permis de constater chez ceux avec un indice HOMA élevé (marqueur d’insulinorésistance) (i) des défauts de signalisation de l'insuline comme en témoigne la phosphorylation réduite d'Akt et la phosphorylation élevée de p38 MAPK; (ii) la présence du stress oxydatif et de marqueurs de l'inflammation; (iii) la stimulation de la lipogenèse et de la production des lipoprotéines riches en triglycérides avec l’implication des protéines clés FABP, MTP et apo B-48. En conclusion, l'intestin grêle peut être classé comme un tissu insulino-sensible et répondant à plusieurs stimuli nutritionnels et hormonaux. Son dérèglement peut être déclenché par le stress oxydatif et l'inflammation, ce qui conduit à l'amplification de la lipogenèse et la synthèse des lipoprotéines, contribuant ainsi à la dyslipidémie athérogène chez les patients atteints du syndrome métabolique et de diabète de type 2.

Carence en œstrogènes et bases moléculaires du métabolisme des triglycérides et du cholestérol dans le foie et l'intestin : effet de l'exercice physique

La stéatose hépatique et la détérioration du profil lipidique plasmatique sont des pathologies métaboliques favorisées par la carence œstrogénique post-ménopausique. Cependant les mécanismes à la base de ces pathologies n’ont été que très peu étudiés. Le but de cette thèse a été d’investiguer les mécanismes moléculaires possibles à l’origine de l’hypercholestérolémie et de l’accumulation des lipides (triglycérides : TG et cholestérol) dans le foie en utilisant un modèle animal de la ménopause, la rate Sprague Dawley ovariectomisée (Ovx). Nous avons également examiné si le changement des habitudes de vie comme la pratique de l’exercice physique pouvait prévenir ou corriger les modifications induites par l’Ovx. Enfin, rosuvastatine (statine) a été utilisée comme thérapie pharmacologique de l’hypercholestérolémie dans le but de comprendre son effet au niveau moléculaire chez la rate Ovx. L’objectif de la première étude était de déterminer comment l’Ovx peut affecter les niveaux de TG et de cholestérol dans le foie des rates nourries avec une diète riche en lipides (HF : 42% gras). Les rates ont été soumises à la diète HF ou normale pendant 6 semaines avant d’être Ovx ou Sham (ovariectomie simulée), puis maintenues aux mêmes conditions diététiques pour 6 autres semaines. L’Ovx a provoqué une accumulation de TG dans le foie, mais pas la diète HF seule. Cependant, lorsque l’Ovx était combinée à la diète HF, l’accumulation des TG était beaucoup plus importante comparé à ce qui était observé chez les rates Ovx soumises à la diète normale. L’expression génique (ARNm) de CPT1 (Carnitine palmitoyltransferase 1), PGC1α (Peroxisome proliferator-activated receptor gamma, coactivator 1) et PPARα (Peroxysome proliferetor activated receptor alpha) intervenant dans l’oxydation des acides gras dans le foie était augmentée par la diète HF (p ˂ 0.001; p ˂ 0.01; p ˂ 0.05 respectivement) ; mais atténuée (p ˂ 0.05; p ˂ 0.05; p ˂ 0.07 respectivement) lorsque les rates ont été Ovx, favorisant ainsi l’accumulation des TG dans le foie. La combinaison de la diète HF à l’Ovx a également provoqué une hypercholestérolémie et une accumulation de cholestérol dans le foie malgré la diminution de l’expression de la HMGCoA-r (3-hydroxy-3-methylglutaryl-CoA reductase), enzyme clé de la synthèse du cholestérol. Ceci était associé à l’inhibition de l’expression génique de CYP7a1 (Cytochrome P450, family 7, subfamily a, polypeptide 1), suggérant une diminution de la synthèse des acides biliaires. Ayant constaté dans la première étude que l’Ovx élevait les niveaux de cholestérol hépatique et plasmatique, nous nous sommes fixés comme objectif dans la deuxième étude d’évaluer les effets de l’Ovx sur l’expression génique des transporteurs et enzymes responsables du métabolisme du cholestérol et des acides biliaires dans le foie et l’intestin, et de vérifier si l’exercice sur tapis roulant pouvait prévenir ou corriger les changements causés par l’Ovx. L’hypercholestérolémie constatée chez les rates Ovx comparativement aux Sham était accompagnée de la diminution de l’expression génique des récepteurs des LDL (R-LDL), des résidus de lipoprotéines (LRP1), de SREBP-2 (Sterol regulatory element binding protein 2) et de PCSK9 (Proprotein convertase subtilisin/kexin type 9) dans le foie, suggérant une défaillance dans la clairance des lipoprotéines plasmatiques. L’Ovx a aussi inhibé l’expression génique de la MTP (Microsomal triglyceride transfer protein) et stimulé celle de SR-B1 (Scavenger receptor class B, member 1); mais aucun changement n’a été observé avec CYP7a1. Ces changements moléculaires pourraient par conséquent favoriser l’accumulation de cholestérol dans le foie. L’exercice physique n’a pas corrigé les modifications causées par l’Ovx sur l’expression génique de ces molécules au niveau hépatique à l’exception de SREBP-2. Par contre, au niveau intestinal (iléum), l’exercice sur tapis roulant a inhibé l’expression génique des marqueurs moléculaires intervenant dans l’absorption des acides biliaires (OSTα/β, FXR, RXRα, Fgf15) et du cholestérol (LXRα, NCP1L1) au niveau de l’iléum chez les rates Sham entraînées. Ces adaptations pourraient prévenir le développement de l’hypercholestérolémie protégeant en partie contre la survenue de l’athérosclérose. Au vue des effets délétères (hypercholestérolémie et diminution de l’expression du R-LDL, PCSK9, LRP1, SREBP-2 et HMGCOA-r dans le foie) causés par l’Ovx sur le métabolisme du cholestérol constatés dans l’étude 2, la 3ième étude a été conçue pour évaluer l’efficacité de rosuvastatine (Ros) sur l’expression génique de ces marqueurs moléculaires chez les rates Ovx sédentaires ou soumises à l’entraînement volontaire. Ros a été administrée aux rates Ovx pendant 21 jours par voie sous-cutanée à la dose de 5mg/kg/j à partir de la 9ième semaine après l’Ovx. Ros n’a pas diminué la concentration plasmatique de LDL-C et de TC chez les rates Ovx. Par contre, Ros a stimulé (P ˂ 0.05) l’expression génique de PCSK9, SREBP-2, LRP1, HMGCoA-r et ACAT2 (Acyl-CoA cholesterol acyltransferase) mais pas significativement (P = 0.3) celle du R-LDL dans le foie des rates Ovx sédentaires et entraînées. Ros n’a pas réduit la concentration plasmatique de LDL-C probablement à cause de l’induction plus importante de PCSK9 par rapport au R-LDL. Cependant, la stimulation de LRP1 par Ros protège partiellement contre la survenue des maladies cardiovasculaires. En conclusion, les études de cette thèse indiquent que la baisse du niveau des œstrogènes entraîne des changements radicaux du métabolisme hépatique des TG et du cholestérol provoqués par des altérations de l’expression des gènes clés des voies métaboliques associées.

Dietary, physiological, genetic and pathological influences on postprandial lipid metabolism

Most of diurnal time is spent in a postprandial state due to successive meal intakes during the day. As long as the meals contain enough fat, a transient increase in triacylglycerolaemia and a change in lipoprotein pattern occurs. The extent and kinetics of such postprandial changes are highly variable and are modulated by numerous factors. This review focuses on factors affecting postprandial lipoprotein metabolism and genes, their variability and their relationship with intermediate phenotypes and risk of CHD. Postprandial lipoprotein metabolism is modulated by background dietary pattern as well as meal composition (fat amount and type, carbohydrate, protein, fibre, alcohol) and several lifestyle conditions (physical activity, tobacco use), physiological factors (age, gender, menopausal status) and pathological conditions (obesity, insulin resistance, diabetes mellitus). The roles of many genes have been explored in order to establish the possible implications of their variability in lipid metabolism and CHD risk. The postprandial lipid response has been shown to be modified by polymorphisms within the genes for apo A-I, A-IV, AN, E, B, C-I and C-III, lipoprotein lipase, hepatic lipase, fatty acid binding and transport proteins, microsomal trigyceride transfer protein and scavenger receptor class B type I. Overall, the variability in postprandial response is important and complex, and the interactions between nutrients or dietary or meal compositions and gene variants need further investigation. The extent of present knowledge and needs for future studies are discussed in light of ongoing developments in nutrigenetics.

Soy-isoflavone-enriched foods and markers of lipid and glucose metabolism in postmenopausal women: interactions with genotype and equol production

Background: The hypocholesterolemic effects of soy foods are well established, and it has been suggested that isoflavones are responsible for this effect. However, beneficial effects of isolated isoflavones on lipid biomarkers of cardiovascular disease risk have not yet been shown. Objective: The objective was to investigate the effects of isolated soy isoflavones on metabolic biomarkers of cardiovascular disease risk, including plasma total, HDL, and LDL cholesterol; triacylglycerols; lipoprotein(a); the percentage of small dense LDL; glucose; nonesterified fatty acids; insulin; and the homeostasis model assessment of insulin resistance. Differences with respect to single nucleotide polymorphisms in selected genes [ie, estrogen receptor a (Xbal and PvuII), estrogen receptor beta (AluI), and estrogen receptor beta(cx) (Tsp5091), endothelial nitric oxide synthase (Glu298Asp), apolipoprotein E (Apo E2, E3, and E4), cholesteryl ester transfer protein (TaqIB), and leptin receptor (Gln223Arg)] and with respect to equol production were investigated. Design: Healthy postmenopausal women (n = 117) participated in a randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover dietary intervention trial. Isoflavone-enriched (genistein-to-daidzein ratio of 2: 1; 50 mg/d) or placebo cereal bars were consumed for 8 wk, with a wash-out period of 8 wk before the crossover. Results: Isoflavones did not have a significant beneficial effect on plasma concentrations of lipids, glucose, or insulin. A significant difference between the responses of HDL cholesterol to isoflavones and to placebo was found with estrogen receptor 0(cx) Tsp5091 genotype AA, but not GG or GA. Conclusions: Isoflavone supplementation, when provided in the form and dose used in this study, had no effect on lipid or other metabolic biomarkers of cardiovascular disease risk in postmenopausal women but may increase HDL cholesterol in an estrogen receptor P gene-polymorphic subgroup.

Soy-isoflavone-enriched foods and inflammatory biomarkers of cardiovascular disease risk in postmenopausal women: interactions with genotype and equol production

Background: Dietary isoflavones are thought to be cardioprotective because of their structural similarity to estrogen. The reduction of concentrations of circulating inflammatory markers by estrogen may be one of the mechanisms by which premenopausal women are protected against cardiovascular disease. Objective: Our aim was to investigate the effects of isolated soy isoflavones on inflammatory biomarkers [von Willebrand factor, intracellular adhesion molecule 1, vascular cell adhesion molecule 1 (VCAM-1), E-selectin, monocyte chemoattractant protein 1, C-reactive protein (CRP), and endothelin 1 concentrations]. Differences with respect to single-nucleotide polymorphisms in selected genes [estrogen receptor alpha (XbaI and PvuII), estrogen receptor beta [ER beta (AluI) and ER beta[cx] (Tsp5091), endothelial nitric oxide synthase (Glu298Asp), apolipoprotein E (Apo E2, E3, and E4), and cholesteryl ester transfer protein (TaqIB)] and equol production were investigated. Design: One hundred seventeen healthy European postmenopausal women participated in this randomized, double-blind, placebo-controlled, crossover dietary intervention trial. Isoflavone-enriched (genistein-to-daidzein ratio of 2:1;50 mg/d) or placebo cereal bars were consumed for 8 wk, with a washout period of 8 wk between the crossover. Plasma inflammatory factors were measured at 0 and 8 wk of each study arm. Results: Isoflavones improved CRP concentrations [odds ratio (95% Cl) for CRP values >1 mg/L for isoflavone compared with placebo: 0.43 (0.27, 0.69)]; no significant effects of isoflavone treatment on other plasma inflammatory markers were observed. No significant differences in the response to isoflavones were observed according to subgroups of equol production. Differences in the VCAM-1 response to isoflavones and to placebo were found with ER beta AluI genotypes. Conclusion: Isoflavones have beneficial effects on CRP concentrations, but not on other inflammatory biomarkers of cardiovascular disease risk in postmenopausal women, and may improve VCAM-1 in an ER beta gene polymorphic subgroup.

Thr54 allele carriers of the Ala54Thr variant of FABP2 gene have associations with metabolic syndrome and hypertriglyceridemia in urban South Indians

The intestinal fatty acid-binding protein gene is proposed as a candidate gene for diabetes because the protein it codes is involved in fatty acid absorption and metabolism. This study investigates the association of the Ala54Thr variant of the intestinal fatty acid-binding protein gene on type 2 diabetes mellitus and other related metabolic traits in Asian Indians. Ala54Thr polymorphism was genotyped by using polymerase chain reaction-restriction fragment length polymorphism in unrelated 773 type 2 diabetic and 899 normal glucose-tolerant (NGT) subjects, randomly chosen from the Chennai Urban Rural Epidemiology Study, an ongoing population-based study in South India. The Ala54Thr polymorphism was not associated with type 2 diabetes mellitus or obesity. However, genotype-phenotype study revealed that the NGT subjects carrying the Thr54 allele had significantly higher 2-hour plasma glucose (P = .007), glycated hemoglobin (P = .004), 2-hour insulin (P = .027), and fasting low-density lipoprotein cholesterol (P = .032) levels compared with those with the Ala54 allele. Normal glucose-tolerant subjects with Ala54Thr and Thr54Thr genotypes had significantly higher fasting serum triglyceride levels (P = .003) compared with those with Ala54Ala. The subjects were stratified into those with hypertriglyceridemia (serum triglyceride levels >or=150 mg/dL) and those without. The odds ratio for hypertriglyceridemia for the individuals carrying the Ala54Thr genotype was 1.491 (95% confidence interval [CI], 1.22-1.83, P < .0001), and for those carrying the Thr54Thr genotype, it was 1.888 (95% CI, 1.34-2.67; P < .0001). Subjects were also stratified into those with metabolic syndrome (MS) and those without, according to modified Adult Treatment Panel III guidelines. The odds ratio (adjusted for age and sex) for MS for the individuals carrying the Ala54Thr genotype was 1.240 (95% CI, 1.02-1.51; P = .03), whereas for those carrying the Thr54Thr genotype, it was 1.812 (95% CI, 1.28-2.57; P = .001). Carriers of the Thr54 allele have associations with MS and hypertriglyceridemia in this urban South Indian population.

Effect of endurance training upon lipid metabolism in the liver of cachectic tumour-bearing rats

The syndrome of cancer cachexia is accompanied by several alterations in lipid metabolism, and the liver is markedly affected. Previous Studies showed that moderate exercise training may prevent liver fill accumulation through diminished delivery of lipids to the liver, increased hepatic oxidation and increased incorporation of triacylglycerol (TAG) into very low density lipoprotein (VLDL). Our aim was to examine the influence of moderate intensity training (8 weeks) upon TAG content, VLDL assembly and secretion, apolipoprotein B (apoB) and microsomal transfer protein (MTP) gene expression in the liver of cachectic tumour-bearing rats. Animals were randomly assigned to a sedentary control (SC), sedentary tumour-bearing (ST) or exercise-trained control (EC) or to all exercise trained tumour-bearing (ET) group. Trained rats ran on a treadmill (60% VO2max) for 60 min day(-1), 5 day week(-1), for 8 weeks. TAG content and the rate of VLDL secretion (followed for 3 h), its well its mRNA expression of apoB and MTP, and total cholesterol, VLDL-TAG, VLDL-cholesterol, high density lipoprotein cholesterol (HDL-cholesterol) and tumor weight were evaluated. VLDL-cholesterol showed a decrease in ST (p < 0.05) in relation to SC. Serum TAG, VLDL-TAG and tissue TAG content were all increased in ST (p < 0.01), when compared with SC. ST showed a lower rate of VLDL secretion (p < 0.05) and reduced expression of apoB (p < 0.001) and MTP (p < 0.001), when compared with SC. These parameters were restored to control values (p < 0.05) when the animals were submitted to the exercise training protocol. Tumour weight decreased 10-fold after training (p < 0.001). It is possible to affirm, therefore, that endurance training promoted the re-establishment of lipid metabolism in cachectic tumour-bearing animals, especially in relation to VLDL secretion and assembly. Copyright (C) 2008 John Wiley & Sons, Ltd.

Agrobacterium tumefasciens-mediated transformation of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii

Agrobacterium tumefaciens is widely used for plant DNA transformation and more recently, has also been used to transform yeast, filamentous fungi and even human cells. Using this technique, we developed the first transformation protocol for the saprobic aquatic fungus Blastocladiella emersonii, a Blastocladiomycete localized at the base of fungal phylogenetic tree, which has been shown as a promising and interesting model of study of cellular function and differentiation. We constructed binary T-DNA vectors containing hygromycin phosphotransferase (hph) or enhanced green fluorescent protein (egfp) genes, under the control of Aspergillus nidulans trpC promoter and terminator sequences. 24 h of co-cultivation in induction medium (IM) agar plates, followed by transfer to PYG-agar plates containing cefotaxim to kill Agrobacterium tumefsciens and hygromycin to select transformants, resulted in growth and sporulation of resistant transformants. Genomic DNA from the pool o resistant zoospores were shown to contain T-DNA insertion as evidenced by PCR amplification of hph gene. Using a similar protocol we could also evidence the expression of enhanced green fluorescent protein (EGFP) in zoospores derived from transformed cells. This protocol can also open new perspectives for other non-transformable closely related fungi, like the Chytridiomycete class. (C) 2011 Elsevier Inc. All rights reserved.

Análise das mutações C282Y e H63D no gene da proteína HFE em pacientes com hiperferritinemia

Hereditary Hemochromatosis (HH) is a genetic disease caused by high iron absorption and deposition in several organs. This accumulation results in clinical disturbances such as cirrhosis, arthritis, cardiopathies, diabetes, sexual disorders and skin darkening. The H63D and C282Y mutations are well defined in the hemochromatosis etiology. The aim of this paper was that of identifying the H63D and C282Y genetical mutations in the hemochromatosis gene and the frequency assessment of these mutations in the HFE protein gene in patients with hyperferritin which are sent to the DNA Center laboratory in Natal, state of Rio Grande do Norte. This paper also evaluates the HH H63D and C282Y gene mutations genotype correlation with the serum ferritin concentration, glucose, alanine aminotransferasis, aspartato aminotransferasis, gama glutamil transferasis and with the clinical complications and also the interrelation with life habits including alcoholism and iron overload. The biochemical dosages and molecule analyses are done respectively by the enzymatic method and PCR with enzymatic restriction. Out of the 183 patients investigated, 51,4% showed no mutation and 48,6% showed some type of mutation: 5,0% were C282Y heterozygous mutation; 1,1%, C282Y homozygous mutation; 31%, H63D heterozygous mutation; 8,7%, H63D homozygous mutation; and 3,3%, heterozygous for the mutation in both genes. As to gender, we observed a greater percentage of cases with molecular alteration in men in relation to women in the two evaluated mutations. The individuals with negative results showed clinical and lab signs which indicate hemochromatosis that other genes could be involved in the iron metabolism. Due to the high prevalence of hemochromatosis and taking into account that hemochromatosis is considered a public health matter, its gravity being preventable and the loss treatment toxicity, the early genetic diagnosis is indicated, especially in patients with high ferritin, and this way it avoids serious clinical manifestations and increases patients' life expectation. Our findings show the importance of doing such genetic studies in individuals suspected of hereditary hemochromatosis due to the high incidence of such a hereditary disease in our region

Caracterização do gene da proteína capsidial do Grapevine virus A em videiras afetadas pela acanaladura do lenho de Kober no Estado de São Paulo

O presente trabalho caracteriza o gene codificador da proteína capsidial do isolado do Grapevine virus A (GVA) encontrado no Estado de São Paulo (GVA-SP). RNA total foi extraído de folhas e pecíolos de plantas de videira (Vitis spp.) da variedade 'Kober 5BB' e submetido a RT-PCR usando oligonucleotídeos desenhados para amplificar um fragmento entre as posições 6409 e 7175 do RNA do GVA (GenBank, acesso X75433). Foi obtido um fragmento de tamanho esperado (767 nt) que inclui o gene da proteína capsidial, codificando 198 aminoácidos. A seqüência do GVA-SP apresentou similaridade de nucleotídeos e aminoácidos de, respectivamente, 86-92,3% e 94,5-98% com isolados do GVA da Europa, África e Japão (Acessos X75433, AF441234, AF007415, AB039841) e da região Sul do Brasil (Acesso AF494187), sendo, entretanto, mais similar aos isolados africano e italiano.

Caracterização do gene da proteína capsidial de dois isolados, patologicamente distintos e sorologicamente semelhantes, do Grapevine virus B em videiras no Estado de São Paulo

No presente trabalho, descreve-se a caracterização do gene codificador da proteína capsidial de dois isolados sintomatologicamente distintos do Grapevine virus B (GVB). Para isto, RNA totais foram extraídos de folhas e pecíolos de videiras (Vitis spp.) infetadas, cultivares Rubi (GVB-C SP) e Itália (GVB-I SP) e utilizados para amplificar, por RT/PCR, um fragmento entre as posições 6425 e 7118 (694 nucleotídeos, nt) do RNA do GVB (GenBank, acesso X75448). O fragmento obtido inclui o gene da proteína capsidial (594 nt) codificando 197 aminoácidos com massa molecular estimada em aproximadamente 21.600 Da. A seqüência do GVB-C SP apresentou maior similaridade de nucleotídeos e aminoácidos deduzidos com o isolado italiano (acesso X75448), enquanto que o GVB-I SP foi mais similar a um outro isolado brasileiro do GVB descrito no Rio Grande do Sul (GVB BR1, acesso AF438410). Os dois isolados paulistas do GVB podem ser diferenciados por digestão com a enzima de restrição EcoRI, uma vez que há um sítio interno no GVB-C SP que está ausente no isolado GVB-I SP.