Study of the mechanisms regulating the proliferative potential of human CD8+T lymphocytes over-expressing telomerase reverse transcriptase (hTERT)

Résumé La plupart des cellules issues du sang ont une durée de vie limitée. Dans les cellules somatiques humaines, y incluant les lymphocytes T, la taille des télomères diminue progressivement à chaque division cellulaire, pouvant aboutir à des instabilités chromosomiques. L'expression ectopique du gène de la transcriptase réverse de la télomérase (hTERT) dans les cellules restaure l'activité de la télomérase, et permet un rallongement de leur vie réplicative. Malgré l'absence de signes caractéristiques de transformation, nous ne savons pas encore si les cellules somatiques qui surexpriment hTERT sont physiologiquement indiscernables des cellules normales. Certaines études récentes proposent que la télomérase joue plusieurs rôles additionnels dans d'autres phénomènes biologiques tels que la réparation de l'ADN, la survie et la croissance des cellules. Dans notre étude, nous avons utilisé des clones issus de lymphocytes T cytotoxiques surexprimant la télomérase afin d'étudier les mécanismes moléculaires qui règlent leur prolifération et leur sénescence. Nous avons montré que les «jeunes » cellules T exprimant ou non hTERT révèlent des taux de croissance identiques suite à des réponses de stimulation induites par des mitogènes. De plus, aucun changement global dans leur expression des gènes n'a pu être mis en évidence. Curieusement, nous avons observé des réponses réduites dans la prolifération des cellules transduites avec la télomérase qui présentaient une élongation des télomères et une durée de vie prolongée. Ces cellules, malgré le maintien d'un niveau élevé de l'expression de gènes impliqués dans la progression du cycle cellulaire, ont également montré une expression accrue de plusieurs gènes trouvés en commun avec nos lymphocytes T vieillissants n'exprimant pas de télomérase. En particulier, les cellules ayant une durée de vie prolongée grâce à l'expression de la télomérase accumulaient également certains inhibiteurs du cycle cellulaire tels que p16Ink4a et p21Cip1, associés à l'arrêt de la croissance cellulaire. En résumé, nos résultats indiquent la présence fonctionnelle de mécanismes alternatifs pouvant contrôler la croissance réplicative de ces cellules; ils sont donc encourageants dans l'optique d'une utilisation à moindre risque de lymphocytes T «immortalisés » à des fins thérapeutiques pour traiter les tumeurs malignes ou les infections. Summary Most mature blood cells have a finite life span. In human somatic cells, including T lymphocytes, telomeres progressively shorten with each cell division eventually leading to chromosomal instability. Ectopic expression of the human telomerase reverse transcriptase (hTERT) gene in cells restores telomerase activity and results in the extension of their replicative life span. Despite lack of transformation characteristics, it is yet unknown whether somatic cells that over-express telomerase are biologically and physiologically indistinguishable from normal cells. Recent data suggest that telomerase might mediate additional functions in DNA repair, cell survival and cell growth. Using CD8+ T lymphocyte clones over-expressing telomerase we investigated the molecular mechanisms that regulate T cell proliferation and senescence. Here we show that early-passage T cell clones transduced or not with hTERT displayed identical growth rates upon mitogenic stimulation and no marked global changes in gene expression. Surprisingly, reduced proliferative responses were observed in hTERT-transduced cells with elongated telomeres and extended life span. These cells, despite maintaining high expression level of genes involved in cell cycle division and progression, also showed increased expression of several genes associated with normal aging T lymphocytes. In particular, late passage T cells over-expressing telomerase accumulated the cyclin-dependent inhibitors p16INK4a and p21CIP1 that have largely been associated with in vitro growth arrest. Whether tumor-reactive CD8+ T cells that ectopically express telomerase could now be used for adoptive transfer therapy in cancer patients remains unclear at this point. Nevertheless, our results regarding the safe and effective use of hTERT-transduced lymphocytes are encouraging, since they indicate that alternative growth arrest mechanisms such as p 16 and p21 are still functional in these cells and regulate to some extend their growth potential.

PH01 gene family in Arabidopsis thaliana and Physcomitrella patens

Summary Inorganic phosphate (Pi) is a main limiting nutrient to the growth and production yield of plants in many agro-ecosystems. Plants have evolved a series of metabolic and developmental adaptations to cope with low Pi availability. PH01 has been identified as a protein involved in the loading of Pi into the xylem of roots in Arabidopsis. In this study, the PHO1 gene family in both higher plant Arabidopsis and lower plant Physcomitrella was characterized. Additional ten PHO1 homologues in Arabidopsis and three homologues in Physcomitrella were identified. All proteins harbor a SPX tripartite domain in the N-terminal hydrophilic portion and an EXS domain in the highly conserved C-terminal hydrophobic portion. RT-PCR analysis of the Arabidopsis PHO1 genes revealed a broad pattern of expression in leaves, roots, stems, and flowers for most genes, although two genes are expressed exclusively in flowers, indicating their potential roles not only in Pi transport but also in Pi homeostasis within the Arabidopsis plant. The regulation of gene expression by different nutrient-starvations showed that some genes are strongly up-regulated by elements other than Pi, e.g. by NO3, Mg, and Zn starvation. Northern blot and RT-PCR analysis showed distinct expression patterns of the three Physcomitrella PHO1 genes. The investigation of Pi starvation effects on some Pi-deprivation responsive genes demonstrates that Physcomitrella has evolved a similar mechanism as higher plants to respond to Pi deficiency. Promoter activity analysis for the Physcomitrella PHO1 family genes using promoter-GUS fusions revealed their expression in protonemata and gametophores but at different levels and with different patterns, suggesting these genes may play distinct roles in Pi transport and/or Pi homeostasis in the moss plant. Single knockout mutants of the three genes were generated by gene targeting and one of them displayed a reduced Pi content in the protonemata under Pi starvation. The evolution of the PHO1 family in land plants was also discussed. Together, these findings indicate that the PHO1 family genes, present in a broad range of plant species from lower plants to flowering plants, play important roles in Pi transport and homeostasis. Résumé Le phosphate inorganique (Pi) est un nutriment essentiel à la croissance des plantes et au rendement de la production végétale. Dans beaucoup d'agro-écosystèmes, ce nutriment est limitant. Les plantes ont développé des adaptations métaboliques et développementales pour palier à la faible disponibilité du Pi. Il a été démontré que la protéine PHOI est indispensable au transfert du Pi dans le xylème des racines d' Arabidopsis. Cette étude porte sur la famille de gènes définie par PHO1 ; ceci, dans deux organismes modèles : la plante Arabidopsis pour les végétaux supérieurs, et la mousse Physcomitrella pour les végétaux inférieurs. Dix homologues à PHOI dans Arabidopsis et trois homologues dans Physcomitrella ont été identifiés. Toutes les protéines encodées présentent un domaine tripartite SPX dans leur partie N terminale hydrophile et un domaine EXS dans la partie C terminale hydrophobe hautement conservée d'entre eux. L'analyse par RT-PCR de l'expression des gènes PHO1 dans Arabidopsis révèle une expression ectopique pour la plupart, à l'exception de deux gènes dont l'expression est uniquement florale ; ceci suggère l'implication de cette famille non seulement dans le transport mais aussi dans l'homéostasie du Pi dans Arabidopsis. L'observation de l'expression de ces gènes en fonction de l'absence de différents nutriments montre que certains gènes sont fortement régulés lors de carences en NO3, Mg et Zn. L'analyse par northern blot et RT-PCR met en évidence des profils d'expression distincts pour les trois gènes de Physcomitrella. Les effets de la carence en Pi sur Physcomitrella ont été étudiés par le biais de gènes dépendants connus pour Arabidopsis, les résultats suggèrent un mode de réponse à cette carence conservé entre les végétaux inférieurs et supérieurs. La localisation tissulaire de l'expression de la famille PHO1 dans la mousse a été étudiée au moyen du gène rapporteur GUS fusionné aux différents promoteurs. Ceci a révélé leur expression dans les protonemata et les gametophores, mais à des intensités et avec des profils différents, ce qui suggère des implications distinctes dans le transport et/ou l'homéostasie du Pi dans la mousse. Des simples mutants knockout ont été générés pour chaque gène de mousse ; l'un d'eux présente une diminution du contenu protonemal en Pi lorsque soumis à une carence en Pi. L'évolution de la famille PHO1 dans les plantes terrestres est également discutée. Ensemble, ces résultats indiquent que les gènes de la famille PHO1 sont présents dans une large gamme de plantes allant des végétaux inférieurs aux supérieurs, et cette étude démontre que leur conservation se justifie potentiellement par le fait qu'ils sont probablement impliqués dans des mécanismes conservés de transport et d'homéostasie du Pi.

Role of the REST/RE-1 system in beta-cell life, function and differentiation

SUMMARYDiabetes is characterized by insulin deficiency that results from the destruction of insulin-secreting pancreatic beta-cells (Type 1), or in part from beta-cell death and insulin secretion defects (Type 2). Therefore, understanding the mechanisms of beta cell neogenesis (to generate unlimited supply of beta cells for T1D transplantation] or identifying the specific genes that favors insulin secretion or beta-cell survival is of great importance for the management of diabetes. The transcriptional repressor RE-1 Silencing Transcription Factor (REST) restricts the expression of a large number of genes containing its binding element, called Repressor Element-1 (RE-1), to neurons and beta cells. To do so, REST is ubiquitously expressed but in neurons and beta cells. To identify these essential genes and their functional significance in beta cells, we have generated transgenic mice that express REST specifically in beta cells under the control of the rat insulin promoter (RIP-REST mice). This resulted in the repression of the RE-1- containing genes in beta cells, and we analyzed the consequences.We first showed that RIP-REST mice were glucose-intolerant because of a defective insulin secretion. To explain this defect, we identified that a subset of the REST target genes were necessary for insulin exocytosis, such as Snap25, Synaptotagmin (Syt) IX, Complexin II, and Ica512, and we further demonstrated that among the identified REST targets, Syt IV and VII were also involved in insulin release. We next analyzed a novel RIP-REST mouse line that featured diabetes and we showed that this defect was due to a major loss of beta-cell mass. To explain this phenotype, we identified REST target genes that were involved in beta-cell survival, such as Ibl, Irs2, Ica512 and Connexin36, and revealed that another REST target, Cdk5r2 is also involved in beta-cell protection. In a third part, we finally suggest that REST may be important for pancreatic endocrine differentiation, since transgenic mice expressing constitutive REST in pancreatic multipotent progenitors show impaired formation of Ngn3-expressing endocrine- committed precursors, and impaired formation of differentiated endocrine cells. Mapping the pattern of REST expression in wild type animals indicates that it is expressed in multipotent progenitors to become then excluded from endocrine cells. Preliminary results suggest that a downregulation of REST would result in relieved expression of at least the Mytl target, favoring subsequent acquisition of the endocrine competence by endocrine precursor cells.Thus, we propose that the REST/RE-1 system is an important feature for beta-cell neogenesis, function and survivalRESUMELe diabète se caractérise par une déficience en insuline qui résulte d'une destruction des cellules bêta (β) pancréatiques sécrétant l'insuline [Type 1], ou à un défaut de sécrétion d'insuline qui peut être associé à la mort des cellules β (Type 2). La compréhension des mécanismes de néogenèse des cellules β, ainsi que l'identification de gènes impliqués dans leur survie et dans le contrôle de la sécrétion d'insuline est donc importante pour le traitement du diabète. Le facteur de transcription de type répresseur, RE-1 Silencing Transcription Factor [REST], contribue à la spécificité d'expression dans les neurones et les cellules β, d'un grand nombre de gènes portant son motif de fixation, le Repressor Element-1 (RE-1). Pour cela, REST est exprimé dans toutes les cellules, sauf dans les neurones et les cellules β. Afin d'identifier les gènes cibles de REST ainsi que leur fonction au sein de la cellule β, nous avons généré des souris transgéniques qui expriment REST spécifiquement dans ces cellules, sous la dépendance du promoteur de l'insuline (souris RIP-REST]. Cette expression ectopique de REST a permis de diminuer l'expression des gènes contrôlés par REST, et d'en analyser les conséquences. Nous avons montré que les souris RIP-REST étaient intolérantes au glucose et que ceci était du à un défaut de sécrétion d'insuline. Pour expliquer ce phénotype, nous avons mis en évidence le fait que des gènes cibles de REST codent pour des protéines importantes pour l'exocytose de l'insuline, comme SNAP25, Synaptotagmin (Syt) IX, Complexin II ou ICA512. De plus, nous avons découvert deux nouvelles cibles de REST impliquées dans la sécrétion d'insuline, Syt IV et Syt VII. Par la suite, nous avons démontré qu'une nouvelle lignée de souris RIP-REST étaient atteintes d'un diabète sévère à cause d'une perte massive des cellules β. La disparition de ces cellules a été expliquée par l'identification de gènes cibles de REST impliqués dans la survie des cellules β, comme Ibl, Irs2, Ica512 ou la Connexine36. De plus, nous avons découvert qu'une nouvelle cible, Cdk5r2, était aussi impliquée dans la survie des cellules β. Dans une dernière partie, nous suggérons, grâce à l'analyse de nouvelles souris transgéniques exprimant constitutivement REST dans les cellules progénitrices du pancréas embryonnaire, que REST empêche la formation des précurseurs de cellules endocrines ainsi que la différenciation de ces cellules. L'analyse de l'expression de REST au cours du développement embryonnaire du pancréas indique que la diminution de l'expression de REST conduit en partie, à l'induction d'un de ses gènes cible Mytl, qui favorise la formation de précurseurs endocrines. Nous proposons donc que le système REST/RE-1 est important pour la génération, la fonction et la survie des cellules β.

Role of amphiregulin in mammary gland development

Abstract Ovarian hormones are key regulators of postnatal mammary gland development and are linked to breast carcinogenesis. In particular, estrogens induce mammary epithelial cells to proliferate at the onset of puberty, leading to the elongation of the rudimental ductal tree into the fatty stromal tissue. Elucidating the molecular events underlying estrogen mitogenic activity in the mammary gland is of value in understanding how the deregulation of this signalling pathway can lead to breast tumorigenesis. Our lab has recently shown that estrogen induces mammary proliferation via epithelial estrogen receptor alpha (ERα) by a paracrine mechanism. Based on the finding that several EGF receptor (EGFR) ligands are able to substitute for estrogens and that amphiregulin (Areg), one of these ligands, is required during mammary development, we have hypothesized that Areg is a key mediator of estrogen induced paracrine signalling during ductal morphogenesis. Our analysis of the Areg -/- mice mammary phenotype reveals that epithelial Areg is required at the onset of puberty for epithelial proliferation, terminal end bud (TEB) formation and, subsequently, ductal elongation. Hormonal stimulation experiments show that among the EGFR ligands, only Arég is specifically controlled by estrogen at the transcriptional level, via ERα, in the mammary gland. Moreover, Areg is required for the estrogen-induced mammotrophic effects of epithelial proliferation and ductal elongation. We have shown that ectopic Areg expression in ERα -/- mammary epithelial cells is sufficient to induce ductal morphogenesis. Our transplantations experiment show that when Areg -/- cells are in the presence of wt cells they contribute to all aspects of ductal development, suggesting that this growth factor acts in a paracrine fashion. Moreover, this result shows that Areg -/- epithelial cells are not intrinsically impaired in proliferation. Our transplantation experiment carried out under physiological conditions confirmed previous reports showing that stromal EGFR is needed for ductal morphogenesis. This suggests that estrogen-driven Areg signalling involves an epithelium-stroma crosstalk. Thus, these data confirmed our hypothesis of Areg being an important estrogen mediator during ductal morphogenesis. Résumé Les hormones ovariennes, régulatrices clés du développement post-natal de la glande mammaire, sont également liées à la carcinogénèse du sein. En particulier, l'oestrogène induit la division des cellules épithéliales au début de la puberté. Cette prolifération amène à l'élongation du réseau canalaire rudimentaire et permet l'invasion du compartiment stromal. L'élucidation des mécanismes moléculaires responsables de l'activité mitogénique de l'oestrogène dans la glande mammaire est précieuse pour une meilleure compréhension du développement du cancer du sein. Notre laboratoire a récemment démontré que l'cestrogène induit la prolifération des cellules épithéliales par un signal paracrine, grâce au récepteur à l'oestrogène alpha (ERα). En se basant sur le fait que plusieurs ligands du récepteur à l'EGF (EGFR) sont capables de se substituer à l'cestrogène et d'induire la prolifération épithéliale et qu'amphiregulin (Areg), un de ces ligands, est essentielle au développement de la glande mammaire, nous avons émi l'hypothèse que Areg est un médiateur essentiel du signal paracrine induit par l'oestrogène pendant la croissance du système canalaire. Nos analyses phénotypiques des glandes mammaires issues de souris transgéniques Areg -/- démontrent que cette protéine est indispensable à la prolifération des cellules épithéliales mammaires au début de la puberté et à la formation des bourgeons terminaux qui conduisent à l'élongation des canaux. Nos expériences de stimulations hormonales démontrent que, parmi l'ensemble des ligands du EGFR, seule Areg est contrôlée au niveau transcriptionnel par l'cestrogène dans la glande mammaire, ceci via le récepteur ERα. De plus, Areg est essentielle pour le effets mammotrophique induit par l'cestrogène, à savoir la prolifération épithéliál et la croissance du système canalaire. Par ailleurs, l'expression ectopique d'Areg dans des cellules epithéliales mammaires de souris transgéniques ERα -/- est suffisante pour permettre la formation du réseau canalaire. En présence de cellules normales, les cellules dépourvues du gène d'Areg contribuent à la formation des canaux. Cette expérience suggère que ce facteur de croissance agit de manière paracrine. De plus, ce résultat montre que les cellules épithéliales Areg -/- conservent leur potentiel prolifératif. Nos expériences de transplantation, réalisées dans des conditions physiologiques, ont confirmé des précédentes études qui montraient que le récepteur stromal à l'EGF est nécessaire pour la morphogénèse du système canalaire. Ceci suggère que la voie de signalisation activée par l'oestrogène et dépendante d' implique une communication entre l'épithélium et le stroma. Ainsi, ces résultats valident notre hypothèse puisqu'ils confirment Areg en tant que médiateur majeur de l'oestrogène dans la morphogénèse du système canalaire.

Étude de la signalisation Sonic Hedgehog dans le guidage des axones de la rétine lors de l’établissement de la vision binoculaire

Chez les animaux à vision binoculaire, la vision tridimensionnelle permet la perception de la profondeur grâce à l'intégration de l'information visuelle en provenance des deux yeux. La première étape de cette intégration est rendue possible anatomiquement par la ségrégation des axones controlatéraux et ipsilatéraux des cellules ganglionnaires de la rétine (CGR) au niveau du chiasma optique. Les axones controlatéraux croisent la ligne médiane au chiasma en route du nerf optique vers le cerveau. À l’inverse, les axones ipsilatéraux s'écartent du chiasma et continuent dans le tractus optique ipsilatéral, en évitant la ligne médiane vers leurs cibles cérébrales. Les mécanismes moléculaires à la base de ce phénomène ne sont pas complètement compris. Les études présentées dans cette thèse montrent que Boc, le récepteur de Sonic Hedgehog (Shh) dans le guidage axonal, est enrichi dans les CGRs ipsilatérales de la rétine en développement. La présence de Shh sur la ligne médiane, et le mode d'expression complémentaire du récepteur nous ont conduit à émettre l'hypothèse que Shh pourrait repousser les axones ipsilatéraux au niveau du chiasma en activant le récepteur Boc. Conformément à cette hypothèse, nous avons constaté que seulement les CGR exprimant Boc se rétractent in vitro en réponse à Shh et que cette réponse est perdue dans les CGR mutantes pour Boc. In vivo, nous démontrons que Boc est requis pour la ségrégation normale des axones ipsilatéraux au niveau du chiasma optique et, inversement, que l'expression ectopique de Boc dans les CGR contralatérales empêche leurs axones de traverser le chiasma optique. Dans l’ensemble, ces résultats suggèrent que Shh repousse les axones ipsilatéraux au niveau du chiasma optique par son récepteur Boc. Cette première partie de notre travail identifie un nouveau couple ligand-récepteur requis pour la ségrégation des axones au niveau du chiasma optique. Une interaction moléculaire impliquée dans cette ségrégation implique l’éphrine-B2 et ses récepteurs EphB (EphB1). Dans la deuxième partie de notre travail, nous montrons, in vivo, en utilisant des souris doubles et quadruples mutantes pour les récepteurs Boc, EphB1 ou les trois récepteurs EphB, que l’abrogation des deux voies de signalisation Shh et éphrine-B2 conduit à l'absence de projections ipsilatérales. Ceci indique que les deux signalisations agissent de façon indépendante dans des voies parallèles. De manière intéressante, ces souris mutantes ont été utilisées comme modèle génétique pour démontrer des défauts dans la perception de la profondeur de champs chez des animaux dépourvus de projections visuelles ipsilatérales. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse démontrent pour la première fois que la formation des projections rétiniennes ipsilatérales est essentielle à l’établissement de la vision binoculaire et dépend des voies induites par les récepteurs d’éphrine-B2 et Shh.

Caractérisation de la région promotrice du gène codant pour le récepteur du peptide insulinotrope dépendant du glucose humain

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Functional analysis of altered channel-activating protease-1 (CAP1) expression in the skin

Summary : The skin is a complex organ that protects the body against entry of pathogens and supplies a relatively dry and impermeable barrier to water loss. This barrier function is mainly provided by the epidermis, which is the outermost layer of the skin. Serine proteases are involved in skin physiology and it is known that mutations or alterations in their expression can lead to skin diseases. In order to investigate the importance of the regulated expression of CAPI/Prss8, a membrane bound serine protease expressed in the epidermis, we developed transgenic mice ectopically expressing CAPI/Prss8 in the skin. These animals exhibited a phenotype characterized by scaly skin, epidermal hypertrophy, inflammation and scratching behavior. This phenotype could be completely abolished in mice lacking the proteinase activated receptor 2 (PAR2) revealing PAR2 as a potential in vivo downstream target of CAP 1 /Prss8. We could also provide evidence of a CAP1 /Prss8 function independent of its catalytic activity. Additionally, mice ectopically expressing PAR2 in the skin developed a skin phenotype very similar to CAPI/Prss8 transgenic animals, supporting the hypothesis of PAR2 activation by CAPI/Prss8. We could furthermore demonstrate an inhibitory effect of the serine protease inhibitor nexin-I on CAPI/Prss8, since nexin-1 transgenic expression negated the skin phenotype observed in CAPI/Prss8 transgenic mice. CAP1/Prss8 and PAR2 transgenic animals, and the understanding of the interaction between CAPl/Prss8 and PAR2, can be helpful in developing potential CAPI/Prss8 and PAR2 inhibitory molecules that may be used as drugs to treat ichthyoses-like skin diseases. Résumé : La peau est un organe complexe qui protège le corps contre l'entrée des pathogènes et forme une barrière imperméable qui empêche la déshydratation. Cette fonction de barrière est surtout fournie par l'épiderme, la couche la plus superficielle de la peau. Le bon fonctionnement de cet organe est permis, entre autres, par les protéases à sérine qui sont des enzymes dont l'altération peut causer des maladies de la peau. Pour étudier l'importance de la régulation de CAP1/Prss8, une protéase à sérine exprimée au niveau de l'épiderme, des souris génétiquement modifiées, dans lesquelles CAP1/Prss8 est exprimé d'une manière ectopique dans la peau, ont été générées. Les animaux transgéniques pour CAP1/Prss8 présentent une peau squameuse, un épiderme hypertrophique, des processus inflammatoires et se grattent. Ce phénotype a pu être complètement guéri lorsque le gène de PAR2, un récepteur qui règle l'activité des cellules de l'épiderme, est inactivé chez la souris. Ceci montre que PAR2 est une cible de CAP1/Prss8 dans le système étudié. Des études expérimentales suggèrent de plus que l'effet de CAP1/Prss8 dans ce modèle ne dépend pas de son activité enzymatique. En dernière analyse, il a été démontré que l'expression transgénique de nexin-1, un inhibiteur des protéases à sérine exprimé dans la peau, a la capacité d'améliorer la peau squameuse et l'épiderme hypertrophique causés par CAP1/Prss8 transgénique. Les animaux transgéniques pour CAP1/Prss8 et PAR2, et la compréhension du mécanisme d'interaction entre eux, pourraient aider à développer et à tester des molécules inhibitrices de CAP1 /Prss8 et PARI qui pourraient alors être utilisées comme médicaments pour traiter des maladies de la peau comme les ichthyoses.

Pipkiiα Is Widely Expressed In Hematopoietic-derived Cells And May Play A Role In The Expression Of Alpha- And Gamma-globins In K562 Cells.

Characterized for the first time in erythrocytes, phosphatidylinositol phosphate kinases (PIP kinases) belong to a family of enzymes that generate various lipid messengers and participate in several cellular processes, including gene expression regulation. Recently, the PIPKIIα gene was found to be differentially expressed in reticulocytes from two siblings with hemoglobin H disease, suggesting a possible relationship between PIPKIIα and the production of globins. Here, we investigated PIPKIIα gene and protein expression and protein localization in hematopoietic-derived cells during their differentiation, and the effects of PIPKIIα silencing on K562 cells. PIPKIIα silencing resulted in an increase in α and γ globins and a decrease in the proliferation of K562 cells without affecting cell cycle progression and apoptosis. In conclusion, using a cell line model, we showed that PIPKIIα is widely expressed in hematopoietic-derived cells, is localized in their cytoplasm and nucleus, and is upregulated during erythroid differentiation. We also showed that PIPKIIα silencing can induce α and γ globin expression and decrease cell proliferation in K562 cells.

An Asp49 Phospholipase A2 From Snake Venom Induces Cyclooxygenase-2 Expression And Prostaglandin E2 Production Via Activation Of Nf-κb, P38mapk, And Pkc In Macrophages.

Phospholipases A2 (PLA2) are key enzymes for production of lipid mediators. We previously demonstrated that a snake venom sPLA2 named MT-III leads to prostaglandin (PG)E2 biosynthesis in macrophages by inducing the expression of cyclooxygenase-2 (COX-2). Herein, we explored the molecular mechanisms and signaling pathways leading to these MT-III-induced effects. Results demonstrated that MT-III induced activation of the transcription factor NF-κB in isolated macrophages. By using NF-κB selective inhibitors, the involvement of this factor in MT-III-induced COX-2 expression and PGE2 production was demonstrated. Moreover, MT-III-induced COX-2 protein expression and PGE2 release were attenuated by pretreatment of macrophages with SB202190, and Ly294002, and H-7-dihydro compounds, indicating the involvement of p38MAPK, PI3K, and PKC pathways, respectively. Consistent with this, MT-III triggered early phosphorylation of p38MAPK, PI3K, and PKC. Furthermore, SB202190, H-7-dihydro, but not Ly294002 treatment, abrogated activation of NF-κB induced by MT-III. Altogether, these results show for the first time that the induction of COX-2 protein expression and PGE2 release, which occur via NF-κB activation induced by the sPLA2-MT-III in macrophages, are modulated by p38MAPK and PKC, but not by PI3K signaling proteins.

Diet Carotenoid Lutein Modulates The Expression Of Genes Related To Oxygen Transporters And Decreases Dna Damage And Oxidative Stress In Mice.

Lutein (LT) is a carotenoid obtained by diet and despite its antioxidant activity had been biochemically reported, few studies are available concerning its influence on the expression of antioxidant genes. The expression of 84 genes implicated in antioxidant defense was quantified using quantitative reverse transcription polymerase chain reaction array. DNA damage was measured by comet assay and glutathione (GSH) and thiobarbituric acid reactive substances (TBARS) were quantified as biochemical parameters of oxidative stress in mouse kidney and liver. cDDP treatment reduced concentration of GSH and increased TBARS, parameters that were ameliorated in treatment associated with LT. cDDP altered the expression of 32 genes, increasing the expression of GPx2, APC, Nqo1 and CCs. LT changed the expression of 37 genes with an induction of 13 mainly oxygen transporters. In treatments associating cDDP and LT, 30 genes had their expression changed with a increase of the same genes of the cDDP treatment alone. These results suggest that LT might act scavenging reactive species and also inducing the expression of genes related to a better antioxidant response, highlighting the improvement of oxygen transport. This improved redox state of the cell through LT treatment could be related to the antigenotoxic and antioxidant effects observed.

Identification Of Target Genes Using Gene Expression Profile Of Granulocytes From Patients With Chronic Myeloid Leukemia Treated With Tyrosine Kinase Inhibitors.

Differential gene expression analysis by suppression subtractive hybridization with correlation to the metabolic pathways involved in chronic myeloid leukemia (CML) may provide a new insight into the pathogenesis of CML. Among the overexpressed genes found in CML at diagnosis are SEPT5, RUNX1, MIER1, KPNA6 and FLT3, while PAN3, TOB1 and ITCH were decreased when compared to healthy volunteers. Some genes were identified and involved in CML for the first time, including TOB1, which showed a low expression in patients with CML during tyrosine kinase inhibitor treatment with no complete cytogenetic response. In agreement, reduced expression of TOB1 was also observed in resistant patients with CML compared to responsive patients. This might be related to the deregulation of apoptosis and the signaling pathway leading to resistance. Most of the identified genes were related to the regulation of nuclear factor κB (NF-κB), AKT, interferon and interleukin-4 (IL-4) in healthy cells. The results of this study combined with literature data show specific gene pathways that might be explored as markers to assess the evolution and prognosis of CML as well as identify new therapeutic targets.

Exposure To Bisphenol-a During Pregnancy Partially Mimics The Effects Of A High-fat Diet Altering Glucose Homeostasis And Gene Expression In Adult Male Mice.

Bisphenol-A (BPA) is one of the most widespread EDCs used as a base compound in the manufacture of polycarbonate plastics. The aim of our research has been to study how the exposure to BPA during pregnancy affects weight, glucose homeostasis, pancreatic β-cell function and gene expression in the major peripheral organs that control energy flux: white adipose tissue (WAT), the liver and skeletal muscle, in male offspring 17 and 28 weeks old. Pregnant mice were treated with a subcutaneous injection of 10 µg/kg/day of BPA or a vehicle from day 9 to 16 of pregnancy. One month old offspring were divided into four different groups: vehicle treated mice that ate a normal chow diet (Control group); BPA treated mice that also ate a normal chow diet (BPA); vehicle treated animals that had a high fat diet (HFD) and BPA treated animals that were fed HFD (HFD-BPA). The BPA group started to gain weight at 18 weeks old and caught up to the HFD group before week 28. The BPA group as well as the HFD and HFD-BPA ones presented fasting hyperglycemia, glucose intolerance and high levels of non-esterified fatty acids (NEFA) in plasma compared with the Control one. Glucose stimulated insulin release was disrupted, particularly in the HFD-BPA group. In WAT, the mRNA expression of the genes involved in fatty acid metabolism, Srebpc1, Pparα and Cpt1β was decreased by BPA to the same extent as with the HFD treatment. BPA treatment upregulated Pparγ and Prkaa1 genes in the liver; yet it diminished the expression of Cd36. Hepatic triglyceride levels were increased in all groups compared to control. In conclusion, male offspring from BPA-treated mothers presented symptoms of diabesity. This term refers to a form of diabetes which typically develops in later life and is associated with obesity.

Quantitative Proteomic Analysis Reveals Metabolic Alterations, Calcium Dysregulation, And Increased Expression Of Extracellular Matrix Proteins In Laminin α2 Chain-deficient Muscle.

Congenital muscular dystrophy with laminin α2 chain deficiency (MDC1A) is one of the most severe forms of muscular disease and is characterized by severe muscle weakness and delayed motor milestones. The genetic basis of MDC1A is well known, yet the secondary mechanisms ultimately leading to muscle degeneration and subsequent connective tissue infiltration are not fully understood. In order to obtain new insights into the molecular mechanisms underlying MDC1A, we performed a comparative proteomic analysis of affected muscles (diaphragm and gastrocnemius) from laminin α2 chain-deficient dy(3K)/dy(3K) mice, using multidimensional protein identification technology combined with tandem mass tags. Out of the approximately 700 identified proteins, 113 and 101 proteins, respectively, were differentially expressed in the diseased gastrocnemius and diaphragm muscles compared with normal muscles. A large portion of these proteins are involved in different metabolic processes, bind calcium, or are expressed in the extracellular matrix. Our findings suggest that metabolic alterations and calcium dysregulation could be novel mechanisms that underlie MDC1A and might be targets that should be explored for therapy. Also, detailed knowledge of the composition of fibrotic tissue, rich in extracellular matrix proteins, in laminin α2 chain-deficient muscle might help in the design of future anti-fibrotic treatments. All MS data have been deposited in the ProteomeXchange with identifier PXD000978 (http://proteomecentral.proteomexchange.org/dataset/PXD000978).

Reduced Insulin Clearance And Lower Insulin-degrading Enzyme Expression In The Liver Might Contribute To The Thrifty Phenotype Of Protein-restricted Mice.

Nutrient restriction during the early stages of life usually leads to alterations in glucose homeostasis, mainly insulin secretion and sensitivity, increasing the risk of metabolic disorders in adulthood. Despite growing evidence regarding the importance of insulin clearance during glucose homeostasis in health and disease, no information exists about this process in malnourished animals. Thus, in the present study, we aimed to determine the effect of a nutrient-restricted diet on insulin clearance using a model in which 30-d-old C57BL/6 mice were exposed to a protein-restricted diet for 14 weeks. After this period, we evaluated many metabolic variables and extracted pancreatic islet, liver, gastrocnemius muscle (GCK) and white adipose tissue samples from the control (normal-protein diet) and restricted (low-protein diet, LP) mice. Insulin concentrations were determined using RIA and protein expression and phosphorylation by Western blot analysis. The LP mice exhibited lower body weight, glycaemia, and insulinaemia, increased glucose tolerance and altered insulin dynamics after the glucose challenge. The improved glucose tolerance could partially be explained by an increase in insulin sensitivity through the phosphorylation of the insulin receptor/protein kinase B and AMP-activated protein kinase/acetyl-CoA carboxylase in the liver, whereas the changes in insulin dynamics could be attributed to reduced insulin secretion coupled with reduced insulin clearance and lower insulin-degrading enzyme (IDE) expression in the liver and GCK. In summary, protein-restricted mice not only produce and secrete less insulin, but also remove and degrade less insulin. This phenomenon has the double benefit of sparing insulin while prolonging and potentiating its effects, probably due to the lower expression of IDE in the liver, possibly with long-term consequences.

Cd8+ Tumour-infiltrating Lymphocytes And Cox2 Expression May Predict Relapse In Differentiated Thyroid Cancer.

There is an increasing rate of papillary thyroid carcinomas that may never progress to cause symptoms or death. Predicting outcome and determining tumour aggressiveness could help diminish the number of patients submitted to aggressive treatments. We aimed to evaluate whether markers of the immune system response and of tumour-associated inflammation could predict outcome of differentiated thyroid cancer (DTC) patients. Retrospective cohort study. We studied 399 consecutive patients, including 325 papillary and 74 follicular thyroid carcinomas. Immune cell markers were evaluated using immunohistochemistry, including tumour-associated macrophages (CD68) and subsets of tumour-infiltrating lymphocytes (TIL), such as CD3, CD4, CD8, CD16, CD20, CD45RO, GRANZYME B, CD69 and CD25. We also investigated the expression of cyclooxygenase 2 (COX2) in tumour cells and the presence of concurrent lymphocytic infiltration characterizing chronic thyroiditis. Concurrent lymphocytic infiltration characterizing chronic thyroiditis was observed in 29% of the cases. Among all the immunological parameters evaluated, only the enrichment of CD8+ lymphocytes (P = 0·001) and expression of COX2 (P =0·01) were associated with recurrence. A multivariate model analysis identified CD8+ TIL/COX2 as independent risk factor for recurrence. A multivariate analysis using Cox's proportional-hazards model adjusted for the presence of concurrent chronic thyroiditis demonstrated that the presence of concurrent chronic thyroiditis had no effect on prognostic prediction mediated by CD8+ TIL and COX2. In conclusion, we suggest the use of a relatively simple pathology tool to help select cases that may benefit of a more aggressive approach sparing the majority of patients from unnecessary procedures.