Regulation of histone H2A.Z expression is mediated by sirtuin 1 in prostate cancer

Histone variants seem to play a major role in gene expression regulation. In prostate cancer, H2A.Z and its acetylated form are implicated in oncogenes’ upregulation. SIRT1, which may act either as tumor suppressor or oncogene, reduces H2A.Z levels in cardiomyocytes, via proteasome-mediated degradation, and this mechanism might be impaired in prostate cancer cells due to sirtuin 1 downregulation. Thus, we aimed to characterize the mechanisms underlying H2A.Z and SIRT1 deregulation in prostate carcinogenesis and how they interact. We found that H2AFZ and SIRT1 were up- and downregulated, respectively, at transcript level in primary prostate cancer and high-grade prostatic intraepithelial neoplasia compared to normal prostatic tissues. Induced SIRT1 overexpression in prostate cancer cell lines resulted in almost complete absence of H2A.Z. Inhibition of mTOR had a modest effect on H2A.Z levels, but proteasome inhibition prevented the marked reduction of H2A.Z due to sirtuin 1 overexpression. Prostate cancer cells exposed to epigenetic modifying drugs trichostatin A, alone or combined with 5-aza-2’-deoxycytidine, increased H2AFZ transcript, although with a concomitant decrease in protein levels. Conversely, SIRT1 transcript and protein levels increased after exposure. ChIP revealed an increase of activation marks within the TSS region for both genes. Remarkably, inhibition of sirtuin 1 with nicotinamide, increased H2A.Z levels, whereas activation of sirtuin 1 by resveratrol led to an abrupt decrease in H2A.Z. Finally, protein-ligation assay showed that exposure to epigenetic modifying drugs fostered the interaction between sirtuin 1 and H2A.Z. We concluded that sirtuin 1 and H2A.Z deregulation in prostate cancer are reciprocally related. Epigenetic mechanisms, mostly histone post-translational modifications, are likely involved and impair sirtuin 1-mediated downregulation of H2A.Z via proteasome-mediated degradation. Epigenetic modifying drugs in conjunction with enzymatic modulators are able to restore the normal functions of sirtuin 1 and might constitute relevant tools for targeted therapy of prostate cancer patients

Detection of Trypanosoma cruzi and Trypanosoma rangeli infection in triatomine vectors by amplification of the histone H2A/SIRE and the sno-RNA-C11 genes

Trypanosoma rangeli is non pathogenic for humans but of important medical and epidemiological interest because it shares vertebrate hosts, insect vectors, reservoirs and geographic areas with T. cruzi, the etiological agent of Chagas disease. Therefore, in this work, we set up two PCR reactions, TcH2AF/R and TrFR2, to distinguish T. cruzi from T. rangeli in mixed infections of vectors based on amplification of the histone H2A/SIRE and the small nucleolar RNA Cl1 genes, respectively. Both PCRs were able to appropriately detect all T. cruzi or T. rangeli experimentally infected-triatomines, as well as the S35/S36 PCR which amplifies the variable region of minicircle kDNA of T. cruzi. In mixed infections, whereas T. cruzi DNA was amplified in 100% of samples with TcH2AF/R and S35/S36 PCRs, T. rangeli was detected in 71% with TrF/R2 and in 6% with S35/S36. In a group of Rhodnius colombiensis collected from Coyaima (Colombia), T. cruzi was identified in 100% with both PCRs and T. rangeli in 14% with TrF/R2 and 10% with S35/S36 PCR. These results show that TcH2AF/R and TrF/R2 PCRs which are capable of recognizing all T. cruzi and T. rangeli strains and lineages could be useful for diagnosis as well as for epidemiological field studies of T. cruzi and T. rangeli vector infections.

Phosphorylation du CTD de l'ARN polymérase II et impact de l'histone H2A.Z sur le positionnement des nucléosomes chez S. cerevisiae

La phosphorylation du domaine C-terminal de l’ARN polymérase II permet à ce complexe protéique d’exécuter la transcription des gènes, en plus de coupler à la transcription des événements moléculaires comme la maturation des ARNm. Mes résultats montrent que même si cette phosphorylation suit un patron similaire à l’ensemble des gènes, il existe des exceptions pouvant être dues à des mécanismes alternatifs de phosphorylation du CTD. Le présent ouvrage s’intéresse également au rôle qu’occupe la variante d’histone H2A.Z dans l’organisation de la chromatine. Des études précédentes on montré que le positionnement de certains nucléosomes le long de l’ADN serait influencé par H2A.Z et aurait une influence sur la capacité de transcrire les gènes. Par une approche génomique utilisant les puces à ADN, j’ai cartographié l’impact de la délétion de H2A.Z sur la structure des nucléosomes. Enfin, des résultats intéressants sur la dynamique d’incorporation de H2A.Z à la chromatine ont été obtenus.

Histone H2A exogène induit à différenciation et la sénescence des cellules cancéreuses

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

Characterization of Histone H2A Derived Antimicrobial Peptides, Harriottins, from Sicklefin Chimaera Neoharriotta pinnata (Schnakenbeck, 1931) and Its Evolutionary Divergence with respect to CO1 and Histone H2A

Antimicrobial peptides (AMPs) are humoral innate immune components of fishes that provide protection against pathogenic infections. Histone derived antimicrobial peptides are reported to actively participate in the immune defenses of fishes. Present study deals with identification of putative antimicrobial sequences from the histone H2A of sicklefin chimaera, Neoharriotta pinnata. A 52 amino acid residue termed Harriottin-1, a 40 amino acid Harriottin-2, and a 21 mer Harriottin-3 were identified to possess antimicrobial sequence motif. Physicochemical properties andmolecular structure ofHarriottins are in agreement with the characteristic features of antimicrobial peptides, indicating its potential role in innate immunity of sicklefin chimaera. The histone H2A sequence of sicklefin chimera was found to differ from previously reported histone H2A sequences. Phylogenetic analysis based on histone H2A and cytochrome oxidase subunit-1 (CO1) gene revealed N. pinnata to occupy an intermediate position with respect to invertebrates and vertebrates

The N-terminal tail of histone H2A binds to two distinct sites within the nucleosome core

Each of the core histone proteins within the nucleosome has a central “structured” domain that comprises the spool onto which the DNA superhelix is wrapped and an N-terminal “tail” domain in which the structure and molecular interactions have not been rigorously defined. Recent studies have shown that the N-terminal domains of core histones probably contact both DNA and proteins within the nucleus and that these interactions play key roles in the regulation of nuclear processes (such as transcription and replication) and are critical in the formation of the chromatin fiber. An understanding of these complex mechanisms awaits identification of the DNA or protein sites within chromatin contacted by the tail domains. To this end, we have developed a site-specific histone protein–DNA photocross-linking method to identify the DNA binding sites of the N-terminal domains within chromatin complexes. With this approach, we demonstrate that the N-terminal tail of H2A binds DNA at two defined locations within isolated nucleosome cores centered around a position ≈40 bp from the nucleosomal dyad and that this tail probably adopts a defined structure when bound to DNA.

The mouse histone H2a gene contains a small element that facilitates cytoplasmic accumulation of intronless gene transcripts and of unspliced HIV-1-related mRNAs

Histone mRNAs are naturally intronless and accumulate efficiently in the cytoplasm. To learn whether there are cis-acting sequences within histone genes that allow efficient cytoplasmic accumulation of RNAs, we made recombinant constructs in which sequences from the mouse H2a gene were cloned into a human β-globin cDNA. By using transient transfection and RNase protection analysis, we demonstrate here that a 100-bp sequence within the H2a coding region permits efficient cytoplasmic accumulation of the globin cDNA transcripts. We also show that this sequence appears to suppress splicing and can functionally replace Rev and the Rev-responsive element in the cytoplasmic accumulation of unspliced HIV-1-related mRNAs. Like the Rev-responsive element, this sequence acts in an orientation-dependent manner. We thus propose that the sequence identified here may be a member of the cis-acting elements that facilitate the cytoplasmic accumulation of naturally intronless gene transcripts.

Structure–activity analysis of buforin II, a histone H2A-derived antimicrobial peptide: The proline hinge is responsible for the cell-penetrating ability of buforin II

Buforin II is a 21-aa potent antimicrobial peptide that forms, in a hydrophobic medium, an amphipathic structure consisting of an N-terminal random coil region (residues 1–4), an extended helical region (residues 5–10), a hinge (residue 11), and a C-terminal regular α-helical region (residues 12–21). To elucidate the structural features of buforin II that are required for its potent antimicrobial activity, we synthesized a series of N- and C-terminally truncated or amino acid-substituted synthetic buforin II analogs and examined their antimicrobial activity and mechanism of action. Deletion of the N-terminal random coil region increased the antibacterial activity ≈2-fold, but further N-terminal truncation yielded peptide analogs with progressively decreasing activity. Removal of four amino acids from the C-terminal end of buforin II resulted in a complete loss of antimicrobial activity. The substitution of leucine for the proline hinge decreased significantly the antimicrobial activity. Confocal fluorescence microscopic studies showed that buforin II analogs with a proline hinge penetrated the cell membrane without permeabilization and accumulated in the cytoplasm. However, removal of the proline hinge abrogated the ability of the peptide to enter cells, and buforin II analogs without a proline hinge localized on the cell surface, permeabilizing the cell membrane. In addition, the cell-penetrating efficiency of buforin II and its truncated analogs, which depended on the α-helical content of the peptides, correlated linearly with their antimicrobial potency. Our results demonstrate clearly that the proline hinge is responsible for the cell-penetrating ability of buforin II, and the cell-penetrating efficiency determines the antimicrobial potency of the peptide.

Étude de l'influence du variant d'histone H2A.Z sur l'organisation des nucléosomes aux enhancers liés par le récepteur alpha de l'oestrogène

L'identité et la réactivité cellulaires sont établies, maintenues et modulées grâce à l'orchestration de programmes transcriptionnels spécifiques. Les éléments régulateurs, des régions particulières de la chromatine responsables de l'activation ou de la répression des gènes, sont au coeur de cette opération. Ces dernières années, de nombreuses études ont révélé le rôle central des « enhancers » dans ce processus. En effet, des centaines de milliers « enhancers » seraient éparpillés dans le génome humain, majoritairement dans sa portion non-codante, et contrairement au promoteur, leur activation varierait selon le type ou l'état cellulaire ou en réponse à une stimulation physiologique, pathologique ou environnementale. Les « enhancers » sont, en quelque sorte, des carrefours où transitent une multitude de protéines régulées par les signaux intra- et extra-cellulaires et un dialogue s'établit entre ces diverses protéines et la chromatine. L'identification des « enhancers ainsi qu'une compréhension de leur mode de fonctionnement sont donc cruciales, tant au plan fondamental que clinique. La chromatine joue un rôle indéniable dans l'activité des éléments régulateurs, tant par sa composition que par sa structure, en régulant, entre autres, l'accessibilité de l'ADN. En effet, l'ADN des régions régulatrices est bien souvent masqué par un nucléosome occlusif, lequel doit être déplacé ou évincé afin de permettre la liaison des protéines régulatrices, notamment les facteurs de transcription (FTs). Toutefois, la contribution de la composition de la chromatine à ce processus reste incomprise. Le variant d'histone H2A.Z a été identifié comme une composante de la chromatine aux régions accessibles, dont des « enhancers » potentiels. Toutefois son rôle y est inconnu, bien que des études récentes suggèrent qu'il pourrait jouer un rôle important dans la structure de la chromatine à ces régions. Par ailleurs, un lien étroit existe entre H2A.Z et la voie de signalisation des oestrogènes (notamment la 17-[beta]-estradiol (E2)). Ainsi, H2A.Z est essentiel à l'expression de plusieurs gènes cibles de l'E2. Les effets de l'E2 sont en partie exercés par un FT, le récepteur alpha des oestrogènes (ER[alpha]), lequel se lie à l'ADN suite à son activation, et ce majoritairement à des « enhancers », et permet l'établissement d'un programme transcriptionnel spécifique. Cette thèse vise à définir le rôle d'H2A.Z aux « enhancers », et plus particulièrement son influence sur l'organisation des nucléosomes aux « enhancers » liés par ER[alpha]. D'abord, mes travaux effectués à l'échelle du génome ont démontré qu'H2A.Z n'est présent qu'à certains ER[alpha]-« enhancers » actifs. Cette particularité a fait en sorte que nous avons pu comparer directement les « enhancers » actifs occupés par H2A.Z à ceux non-occupés, afin de mettre en évidence sa relation à l'environnement chromatinien. Étonnamment, il est apparu qu'H2A.Z n'introduit pas une organisation unique ou particulière des nucléosomes aux « enhancers ». Par ailleurs, nos résultats montrent qu'H2A.Z joue un rôle crucial dans la régulation de l'activité des « enhancers ». En effet, nous avons observé que suite à leur activation par l'E2, les « enhancers » occupés par H2A.Z recrutent l'ARN polymérase II (ARNPII) et produisent un transcrit. Ils recrutent également RAD21, une composante du complexe cohésine impliqué, entre autres, dans des interactions chromosomiques entre « enhancers » et promoteurs. De façon intéressante, nous avons mis en évidence que ces trois évènements, connus pour leur importance dans l'activité des « enhancers », sont dépendants d'H2A.Z. Ainsi, la présence d'H2A.Z à l' « enhancer » pourrait permettre un environnement chromatinien favorable à trois aspects clés de l'activité des « enhancers » : la présence de l'ARNPII, la transcription et la formation d'une boucle d'interaction, et par la suite, de par la proximité « enhancer »-promoteur ainsi créée, augmenter la concentration d'ARNPII à proximité du promoteur favorisant l'expression du gène cible. Un tel rôle central d'H2A.Z dans l'activité d' « enhancers » spécifiques pourrait participer à un mécanisme épigénétique ciblé de la régulation de l'expression des gènes.

The euchromatic and heterochromatic landscapes are shaped by antagonizing effects of transcription on H2A.Z deposition

A role for variant histone H2A.Z in gene expression is now well established but little is known about the mechanisms by which it operates. Using a combination of ChIP-chip, knockdown and expression profiling experiments, we show that upon gene induction, human H2A.Z associates with gene promoters and helps in recruiting the transcriptional machinery. Surprisingly, we also found that H2A.Z is randomly incorporated in the genome at low levels and that active transcription antagonizes this incorporation in transcribed regions. After cessation of transcription, random H2A.Z quickly reappears on genes, demonstrating that this incorporation utilizes an active mechanism. Within facultative heterochromatin, we observe a hyper accumulation of the variant histone, which might be due to the lack of transcription in these regions. These results show how chromatin structure and transcription can antagonize each other, therefore shaping chromatin and controlling gene expression.

Leuprolide acetate reduces both in vivo and in vitro ovarian steroidogenesis in infertile women undergoing assisted reproduction

Despite the probable inhibitory effects of GnRH analogues on ovarian steroidogenesis in vitro, their association with assisted reproduction protocols shows favorable results. This suggests that there are important differences in the behaviors of these drugs when administered in vivo versus in vitro. To clarify these differences, this study was designed to analyze the effect of leuprolide acetate (LA) on ovarian steroidogenesis in women undergoing In Vitro Fertilization (IVF). A prospective, randomized open label study was conducted on 14 women (26-35 years): seven receiving only gonadotrophins (Group 1) and seven receiving gonadotrophin plus LA at 1mg/day (Group 2). The LA in vivo effect was determined with serum and follicular fluid (FF) samples and via luteinized granulosa cell cultivation (GCC), where cells were obtained during oocyte retrieval after ovarian hyperstimulation. In vitro analysis was performed via addition of LA to GCC only for Group 1 (without LA) at progressively higher concentrations (0, 10(-12), 10(-9) and 10(-6) M). In vivo, the main observation was a reduction in androgen production in Group 2, represented by lower androstenedione production in FF (G1 = 6479 +/- 3458; G2 = 3021 +/- 1119 ng/ml; p = 0.04) and a lower testosterone peak in GC at 96 h (G1 = 0.64 +/- 0.12 ng/ml; G2 = 0.50 +/- 0.19ng/ml; P = 0.02), but a higher fertilization rate (G1 = 67%; G2 = 83%; p = 0.009). in vitro, testosterone, estradiol and progesterone were also reduced by LA, even though this reduction occurred for progesterone only at the highest LA dosage (10(-6) M; 606.0 +/- 114.3 ng/ml versus 1524.0 +/- 246.5 ng/ml; p=0.02). Results show that LA reduces ovarian steroidogenesis in vivo by essentially inhibiting androgen synthesis; whereas, in vitro, ovarian steroidogenesis is reduced overall. (C) 2008 Elsevier Inc. All rights reserved.

CTCF-T, a paralogue of CTCF, directs sequence specific DNA methylation of the imprinting control region of Igf2/H19

SUMMARY Genomic imprinting is an epigenetic mechanism of transcriptional regulation that ensures restriction of expression of a subset of mammalian genes to a single parental allele. The best studied example of imprinted gene regulation is the Igf2/H19 locus, which is also the most commonly altered by loss of imprinting (LOT) in cancer. LOT is associated with numerous hereditary diseases and several childhood, and adult cancers. Differential expression of reciprocal H19 and 1gf2 alleles in somatic cells depends on the methylation status of the imprinting control region (ICR) which regulates binding of CTCF, an ubiquitously expressed 11-zinc finger protein that binds specifically to non-methylated maternal ICR and thereby attenuates expression of Igf2, while it does not bind to methylated paternal ICR, which enables Igf2 expression. Initial ICR methylation occurs during gametogenesis by an as yet unknown mechanism. The accepted hypothesis is that the event of differential maternal and paternal DNA methylation depends on germ-line specific proteins. Our Laboratory identified a novel 11-zinc-finger protein CTCF-T (also known as CTCFL and BORIS) that is uniquely expressed in the male germ-line and is highly homologous within its zinc-finger region with CTCF. The amino-acid sequences flanking the zinc-finger regions of CTCF and CTCF-T have widely diverged, suggesting that though they could bind to the same DNA targets (ICRs) they are likely to have different functions. Interestingly, expression of CTCF-T and CTCF is mutually exclusive; CTCF-T-positive (CTCF-negative) cells occur in the stage of spermatogenesis that coincides with epigenetic reprogramming, including de novo DNA methylation. In our study we demonstrate the role that CTCF-T plays in genomic imprinting. Here we show that CTCF-T binds in vivo to the ICRs of Igf2/H19 and Dlk/Gt12 imprinted genes. In addition, we identified two novel proteins interacting with CTCF-T: a protein arginine methyltransferase PRMT7 and an arginine-rich histone H2A variant that we named trH2A. These interactions were confirmed and show that the two proteins interact with the amino-teiminal region of CTCF-T. Additionally, we show interaction of the amino- terminal region of CTCF-T with histones H1, H2A and H3. These results suggest that CTCF-T is a sequence-specific DNA (ICR) binding protein that associates with histones and recruits PRMT7. Interestingly, PRMT7 has a histone-methyltransferase activity. It has been shown that histone methylation can mark chromatin regions thereby directing DNA-methylation; thus, our hypothesis is that the CTCF-T protein-scaffold directs PRMT7 to methylate histone(s) assembled on ICRs, which marks chromatin for the recruitment of the de novo DNA methyltransferases to methylate DNA. To test this hypothesis, we developed an in vivo DNA-methylation assay using Xenopus laevis' oocytes, where H19 ICR and different expression cDNAs, including CTCF-T, PRMT7 and the de novo DNA methyltransferases (Dnmt3a, Dnmt3b and Dnmt3L) are microinjected into the nucleus. The methylation status of CpGs within the H19 ICR was analysed 48 or 72 hours after injection. Here we demonstrate that CpGs in the ICR are methylated in the presence of both CTCF-T and PRMT7, while control oocytes injected only with ICR did not show any methylation. Additionally, we showed for the first time that Dnmt3L is crucial for the establishment of the imprinting marks on H19 ICR. Moreover, we confirmed that Dnmt3a and Dnmt3b activities are complementary. Our data indicate that all three Dnmt3s are important for efficient de novo DNA methylation. In conclusion, we propose a mechanism for the establishment of de novo imprinting marks during spermatogenesis: the CTCF-T/PRMT7 protein complex directs histone methylation leading to sequence-specific de novo DNA methylation of H19 ICR. RESUME L'empreinte génomique parentale est un mécanisme épigénétique de régulation transcriptionelle qui se traduit par une expression différentielle des deux allèles de certains gènes, en fonction de leur origine parentale. L'exemple le mieux caractérisé de gènes soumis à l'empreinte génomique parentale est le locus Igf2/H19, qui est aussi le plus fréquemment altéré par relaxation d'empreinte (en anglais: loss of imprinting, LOI) dans les cancers. Cette relaxation d'empreinte est aussi associée à de nombreuses maladies héréditaires, ainsi qu'à de nombreux cancers chez l'enfant et l'adulte. Dans les cellules somatiques, les différences d'expression des allèles réciproques H19 et Ig12 est sous le contrôle d'une région ICR (Imprinting Control Region). La méthylation de cette région ICR régule l'ancrage de la protéine à douze doigts de zinc CTCF, qui se lie spécifiquement à l'ICR maternel non-méthylé, atténuant ainsi l'expression de Igf2, alors qu'elle ne s'ancre pas à l'ICR paternel méthyle. Le mécanisme qui accompagne la méthylation initiale de la région ICR durant la gamétogenèse n'a toujours pas été élucidé. L'hypothèse actuelle propose que la différence de méthylation entre l'ADN maternel et paternel résulte de l'expression de protéines propres aux zones germinales. Notre laboratoire a récemment identifié une nouvelle protéine à douze doigts de zinc, CTCF-T (aussi dénommée CTCFL et BORRIS), qui est exprimée uniquement dans les cellules germinales mâles, dont la partie à douze doigts de zinc est fortement homologue à la protéine CTCF. La séquence d'acides aminés de part et d'autre de cette région est quant à elle très divergente, ce qui implique que CTCF-T se lie sans doute au même ADN cible que CTCF, mais possède des fonctions différentes. De plus, l'expression de CTCF-T et de CTCF s'oppose mutuellement; l'expression de la protéine CTCF-T (cellules CTCF-T positives, CTCF negatives) qui a lieu pendant la spermatogenèse coïncide avec la reprogrammation épigénétique, notamment la méthylation de novo de l'ADN. La présente étude démontre le rôle essentiel joué par la protéine CTCF-T dans l'acquisition de l'empreinte génomique parentale. Nous montrons ici que CTCF-T s'associe in vivo avec les régions ICR des loci Igf2/H19 et Dlk/Gt12. Nous avons également identifié deux nouvelles protéines qui interagissent avec CTCF-T : une protéine arginine méthyl transférase PRMT7, et un variant de l'histone H2A, riche en arginine, que nous avons dénommé trH2A. Ces interactions ont été analysées plus en détail, et confinnent que ces deux protéines s'associent avec la région N-terminale de CTCF-T. Aussi, nous présentons une interaction de la région N-terminale de CTCF-T avec les histones H1, H2, et H3. Ces résultats suggèrent que CTCF-T est une protéine qui se lie spécifiquement aux régions ICR, qui s'associe avec différents histones et qui recrute PRMT7. PRMT7 possède une activité méthyl-tansférase envers les histones. Il a été montré que la méthylation des histones marque certains endroits de la chromatine, dirigeant ainsi la méthylation de l'ADN. Notre hypothèse est donc la suivante : la protéine CTCF-T sert de base qui dirige la méthylation des histones par PRMT7 dans les régions ICR, ce qui contribue à marquer la chromatine pour le recrutement de nouvelles méthyl transférases pour méthyler l'ADN. Afin de valider cette hypothèse, nous avons développé un système de méthylation de l'ADN in vivo, dans des oeufs de Xenopus laevis, dans le noyau desquels nous avons mico-injecté la région ICR du locus H19, ainsi que différents vecteurs d'expression pour CTCF-T, PRMT7, et les de novo méthyl transférases (Dnmt3a, Dnmt3b et Dnmt3L). Les CpGs méthyles de la région ICR du locus H19 ont été analysé 48 et 72 heures après l'injection. Cette technique nous a permis de démontrer que les CpGs de la région ICR sont méthyles en présence de CTCF-T et de PRMT7, tandis que les contrôles injectés seulement avec la région ICR ne présentent aucun signe de méthylation. De plus, nous démontrons pour la première fois que la protéine méthyl transférase Dnmt3L est déterminant pour l'établissement de l'empreinte génomique parentale au niveau de la région ICR du locus H19. Aussi, nous confirmons que les activités méthyl transférases de Dnmt3a et Dnmt3b sont complémentaires. Nos données indiquent que les trois protéines Dnmt3 sont impliquées dans la méthylation de l'ADN. En conclusion, nous proposons un mécanisme responsable de la mise en place de nouvelles empreintes génomiques pendant la spermatogenèse : le complexe protéique CTCF-T/PRMT7 dirige la méthylation des histones aboutissant à la méthylation de novo de l'ADN au locus H19.

Biochemical and functional characterization of the tumor suppressors BRCA1 and BAP1

L’ubiquitination est une modification post-traductionnelle qui joue un rôle majeur dans la régulation d’une multitude de processus cellulaires. Dans cette thèse, je discuterai de la caractérisation de deux protéines, BRCA1 et BAP1, soit deux suppresseurs de tumeurs fonctionnellement reliés. BRCA1, une ubiquitine ligase qui catalyse la liaison de l’ubiquitine à une protéine cible, est mutée dans les cancers du sein et de l'ovaire. Il est bien établi que cette protéine aide à maintenir la stabilité génomique suite à un bris double brin de l’ADN (BDB), et ce, à l’aide d’un mécanisme de réparation bien caractérisé appelé recombinaison homologue. Cependant, les mécanismes de régulation de BRCA1 suite à des stresses génotoxiques n’impliquant pas directement un BDB ne sont pas pleinement élucidés. Nous avons démontré que BRCA1 est régulée par dégradation protéasomale suite à une exposition des cellules à deux agents génotoxiques reconnus pour ne pas directement générer des BDBs, soit les rayons UV, qui provoquent la distorsion de l’hélice d’ADN, et le méthyle méthanesulfonate (MMS), qui entraîne l’alkylation de l’ADN. La dégradation de BRCA1 est réversible et indépendante des kinases associées à la voie des PI3 kinase, soit ATM, ATR et DNA-PK, protéines qui sont rapidement activées par les dommages à l’ADN. Nous proposons que la dégradation de BRCA1 prévienne son recrutement intempestif, ainsi que celui des facteurs qui lui sont associés, à des sites de dommages d’ADN qui ne sont pas des BDBs, et que cette régulation coordonne la réparation de l’ADN. L’enzyme de déubiquitination BAP1 a initialement été identifiée comme une protéine capable d’interagir avec BRCA1 et de réguler sa fonction. Elle est également connue pour sa capacité à se lier avec les protéines du groupe Polycomb, ASXL1 et ASXL2. Cependant, l’importance de ces interactions n’a toujours pas été établie. Nous avons démontré que BAP1 forme deux complexes protéiques mutuellement exclusifs avec ASXL1 et ASXL2. Ces interactions sont critiques pour la liaison de BAP1 à l’ubiquitine ainsi que pour la stimulation de son activité enzymatique envers l’histone H2A. Nous avons également identifié des mutations de BAP1 dérivées de cancers qui empêchent à la fois son interaction avec ASXL1 et AXSL2, et son activité de déubiquitinase, ce qui fournit un lien mécanistique direct entre la déubiquitination de H2A et la tumorigenèse. Élucider les mécanismes de régulation de BRCA1 et BAP1 menera à une meilleure compréhension de leurs rôles de suppresseurs de tumeurs, permettant ainsi d’établir de nouvelles stratégies de diagnostic et traitement du cancer.

Axillary bud development in pineapple nodal segments correlates with changes on cell cycle gene expression, hormone level, and sucrose and glutamate contents

During the process of lateral organ development after plant decapitation, cell division and differentiation occur in a balanced manner initiated by specific signaling, which triggers the reentrance into the cell cycle. Here, we investigated short-term variations in the content of some endogenous signals, such as auxin, cytokinins (Cks), and other mitogenic stimuli (sucrose and glutamate), which are likely correlated with the cell cycle reactivation in the axillary bud primordium of pineapple nodal segments. Transcript levels of cell cycle-associated genes, CycD2;1, and histone H2A were analyzed. Nodal segments containing the quiescent axillary meristem cells were cultivated in vitro during 24 h after the apex removal and de-rooting. From the moment of stem apex and root removal, decapitated nodal segment (DNS) explants showed a lower indol-3-acetic acid (IAA) concentration than control explants, and soon after, an increase of endogenous sucrose and iP-type Cks were detected. The decrease of IAA may be the primary signal for cell cycle control early in G1 phase, leading to the upregulation of CycD2;1 gene in the first h. Later, the iP-type Cks and sucrose could have triggered the progression to S-phase since there was an increase in H2A expression at the eighth h. DNS explants revealed substantial increase in Z-type Cks and glutamate from the 12th h, suggesting that these mitogens could also operate in promoting pineapple cell cycle progression. We emphasize that the use of non-synchronized tissue rather than synchronous cell suspension culture makes it more difficult to interpret the results of a dynamic cell division process. However, pineapple nodal segments cultivated in vitro may serve as an interesting model to shed light on apical dominance release and the reentrance of quiescent axillary meristem cells into the cell cycle.

Prospecção de genes associados ao processo de floração em tomateiro.

Flowering is a process marked by switch of shoot apical meristem to floral meristem, and it involves a complex regulation by endogenous and environmental factors. Analyses of key flowering genes have been carried out primarily in Arabidopsis thaliana and have provided a foundation for understanding the underlying molecular genetic mechanisms controlling different aspects of floral development. Several homologous have been found in other species, but for crops species such as tomatoes this process is not well known. The aim of this work was to use the genetic natural variation associated to the flowering process and use molecular tools such as subtractive libraries and real time PCR in order to identify and analyze the expression from genes that may be associated to flowering in these two species: L. esculentum cv Micro-Tom and L. pimpinellifolium. Our results showed there were identified many genes related to vegetative and possibly to the flowering process. There were also identified many sequences that were unknown. We ve chosen three genes to analyze the expression by real time PCR. The histone H2A gene gave an expression higher in L. pimpinellifolium, due to this the expression of this gene may be associated to flowering in this specie. It was also analyzed the expression of an unknown gene that might be a key factor of the transition to flowering, also in L. pimpinellifolium. For the elongation factor 1-α expression, the expression results were not informative, so this gene may have a constitutive expression in vegetative and flowering state. The results observed allowed us to identify possible genes that may be related to the flowering process. For further results it will be necessary a better characterization of them.