Induction of the acyl-coenzyme A synthetase gene by fibrates and fatty acids is mediated by a peroxisome proliferator response element in the C promoter.

The long-chain acyl-coenzyme A synthetase (ACS) gene gives rise to three transcripts containing different first exons preceded by specific regulatory regions A, B, and C. Exon-specific oligonucleotide hybridization indicated that only A-ACS mRNA is expressed in rat liver. Fibrate administration induced liver C-ACS strongly and A-ACS mRNA to a lesser extent. B-ACS mRNA remained undetectable. In primary rat hepatocytes and Fa-32 hepatoma cells C-ACS mRNA increased after treatment with fenofibric acid, alpha-bromopalmitate, tetradecylthioacetic acid, or alpha-linolenic acid. Nuclear run-on experiments indicated that fenofibric acid and alpha-bromopalmitate act at the transcriptional level. Transient transfections showed a 3.4-, 2.3-, and 2.2-fold induction of C-ACS promoter activity after fenofibric acid, alpha-bromopalmitate, and tetradecylthioacetic acid, respectively. Unilateral deletion and site-directed mutagenesis identified a peroxisome proliferator activator receptor (PPAR)-responsive element (PPRE) mediating the responsiveness to fibrates and fatty acids. This ACS PPRE contains three imperfect half sites spaced by 1 and 3 oligonucleotides and binds PPAR.retinoid X receptor heterodimers in gel retardation assays. In conclusion, the regulation of C-ACS mRNA expression by fibrates and fatty acids is mediated by PPAR.retinoid X receptor heterodimers interacting through a PPRE in the C-ACS promoters. PPAR therefore occupies a key position in the transcriptional control of a pivotal enzyme controlling the channeling of fatty acids into various metabolic pathways.

Root of the universal tree of life based on ancient aminoacyl-tRNA synthetase gene duplications.

Universal trees based on sequences of single gene homologs cannot be rooted. Iwabe et al. [Iwabe, N., Kuma, K.-I., Hasegawa, M., Osawa, S. & Miyata, T. (1989) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 86, 9355-9359] circumvented this problem by using ancient gene duplications that predated the last common ancestor of all living things. Their separate, reciprocally rooted gene trees for elongation factors and ATPase subunits showed Bacteria (eubacteria) as branching first from the universal tree with Archaea (archaebacteria) and Eucarya (eukaryotes) as sister groups. Given its topical importance to evolutionary biology and concerns about the appropriateness of the ATPase data set, an evaluation of the universal tree root using other ancient gene duplications is essential. In this study, we derive a rooting for the universal tree using aminoacyl-tRNA synthetase genes, an extensive multigene family whose divergence likely preceded that of prokaryotes and eukaryotes. An approximately 1600-bp conserved region was sequenced from the isoleucyl-tRNA synthetases of several species representing deep evolutionary branches of eukaryotes (Nosema locustae), Bacteria (Aquifex pyrophilus and Thermotoga maritima) and Archaea (Pyrococcus furiosus and Sulfolobus acidocaldarius). In addition, a new valyl-tRNA synthetase was characterized from the protist Trichomonas vaginalis. Different phylogenetic methods were used to generate trees of isoleucyl-tRNA synthetases rooted by valyl- and leucyl-tRNA synthetases. All isoleucyl-tRNA synthetase trees showed Archaea and Eucarya as sister groups, providing strong confirmation for the universal tree rooting reported by Iwabe et al. As well, there was strong support for the monophyly (sensu Hennig) of Archaea. The valyl-tRNA synthetase gene from Tr. vaginalis clustered with other eukaryotic ValRS genes, which may have been transferred from the mitochondrial genome to the nuclear genome, suggesting that this amitochondrial trichomonad once harbored an endosymbiotic bacterium.

Expression of asparagine synthetase in response to carbohydrate supply in model callus cultures and shoot tips of asparagus (Asparagus officinalis L.)

Sugar uptake and metabolism were studied in callus cultures and shoot tips of asparagus. Asparagus callus cultures were used to model senescence in shoot tips. Callus cultures absorbed glucose from a nutrient medium, and accumulated sucrose, glucose and fructose. This uptake of glucose by the callus cultures down-regulated expression of asparagine synthetase and beta -galactosidase transcripts that otherwise accumulated when sugar was withheld. When 80 mm-long asparagus shoots were excised from growing plants and placed in 2% and 8% sucrose solutions, endogenous concentrations of sucrose, glucose, fructose, UDPglucose, and glucose-6-phosphate declined in the 30mm-long meristematic tip regions. At the same time, asparagine and asparagine synthetase gene transcripts began to accumulate in these tips. When 10 mm-long asparagus shoot tips were placed on glucose- or fructose-containing agar, the tips accumulated sucrose, glucose and fructose, and asparagine accumulation and expression of asparagine synthetase were marginally reduced. We concluded that in callus cultures, asparagine synthetase expression was sugar regulated, but that sugar regulation was not as pronounced in asparagus shoot tips. This may be due in part to slower rates of sugar uptake into shoot tips and in part to compartmentation of sugars in the tips. We suggest that callus cultures are not a suitable model for metabolic studies in asparagus shoot tips.

Metabolism and gene polymorphisms of the folate pathway in Brazilian women with history of recurrent abortion

PURPOSE: To investigate the association between polymorphisms in genes that encode enzymes involved in folate- and vitamin B12-dependent homocysteine metabolism and recurrent spontaneous abortion (RSA).METHODS: We investigated the C677T and A1298C polymorphisms of the methylenetetrahydrofalate reductase gene (MTHFR), the A2756G polymorphism of the methionine synthase gene (MS) and the 844ins68 insertion of the cystathionine beta synthetase gene (CBS). The PCR technique followed by RFLP was used to assess the polymorphisms; the serum levels of homocysteine, vitamin B12 and folate were investigated by chemiluminescence. The EPI Info Software version 6.04 was used for statistical analysis. Parametric variables were compared by Student's t-test and nonparametric variables by the Wilcoxon rank sum test.RESULTS: The frequencies of gene polymorphisms in 89 women with a history of idiopathic recurrent miscarriage and 150 controls were 19.1 and 19.6% for the C677T, insertion, 20.8 and 26% for the A1298C insertion, 14.2 and 21.9% for the A2756G insertion, and 16.4 and 18% for the 844ins68 insertion, respectively. There were no significant differences between case and control groups in any of the gene polymorphisms investigated. However, the frequency of the 844ins68 insertion in the CBS gene was higher among women with a history of loss during the third trimester of pregnancy (p=0.003). Serum homocysteine, vitamin B12 and folate levels id not differ between the polymorphisms studied in the case and control groups. However, linear regression analysis showed a dependence of serum folate levels on the maintenance of tHcy levels.CONCLUSION: The investigated gene polymorphisms and serum homocysteine, vitamin B12 and folate levels were not associated with idiopathic recurrent miscarriage in the present study. Further investigations are needed in order to confirm the role of the CBS 844ins68 insertion in recurrent miscarriage.

Freqüência da mutação 844ins68 do gene da cistationina beta-sintetase em pacientes com trombose venosa profunda

A hiper-homocisteinemia, resultante da deficiência na conversão da homocisteína em cistationina, constitui em fator de risco isolado para doenças vasculares. A mutação 844ins68 do gene da cistationina beta-sintetase é um fator adicional de risco para a trombose venosa profunda. O objetivo deste estudo foi avaliar a freqüência da mutação 844ins68 do gene da cistationina beta-sintetase em pacientes com trombose venosa profunda. Foram avaliados em estudo caso-controle 95 pacientes com trombose venosa profunda, a presença da mutação 844ins68 no éxon 8 do gene da cistationina beta-sintetase. Como critério de inclusão foi adotada a presença de trombose venosa profunda confirmada pelo dúplex ou flebografia. O grupo controle constituiu-se de 95 doadores de sangue, sem história familiar prévia de trombose venosa, com sexo, grupo étnico e idades pareados aos do grupo de estudo. Foram coletados 5 mL de sangue venoso com o uso de anticoagulante EDTA de cada participante. O DNA foi extraído dos leucócitos pelo método DTAB e CTAB. A detecção da mutação do gene foi realizada por amplificação de um segmento gênico por PCR, com iniciadores que flanqueiam a região de inserção e com revelação em gel de agarose a 2%, corado com brometo de etídio, sob luz UV. O fragmento correspondente ao alelo normal contém 184 pares de base e o correspondente ao alelo mutante, 252 pares de base. O teste exato de Fisher foi utilizado na análise dos resultados. A condição heterozigota para a mutação foi encontrada em 14,73% dos pacientes e em 3,1% dos indivíduos do grupo controle (p = 0,009). A freqüência do alelo mutante mostrou diferença significativa (p = 0,01), sendo 0,074 para os pacientes versus 0,016 para o grupo controle. Não foram encontrados casos de homozigose.

Suspensor-derived polyembryony caused by altered expression of valyl-tRNA synthetase in the twn2 mutant of Arabidopsis

The twn2 mutant of Arabidopsis exhibits a defect in early embryogenesis where, following one or two divisions of the zygote, the decendents of the apical cell arrest. The basal cells that normally give rise to the suspensor proliferate abnormally, giving rise to multiple embryos. A high proportion of the seeds fail to develop viable embryos, and those that do, contain a high proportion of partially or completely duplicated embryos. The adult plants are smaller and less vigorous than the wild type and have a severely stunted root. The twn2-1 mutation, which is the only known allele, was caused by a T-DNA insertion in the 5′ untranslated region of a putative valyl-tRNA synthetase gene, valRS. The insertion causes reduced transcription of the valRS gene in reproductive tissues and developing seeds but increased expression in leaves. Analysis of transcript initiation sites and the expression of promoter–reporter fusions in transgenic plants indicated that enhancer elements inside the first two introns interact with the border of the T-DNA to cause the altered pattern of expression of the valRS gene in the twn2 mutant. The phenotypic consequences of this unique mutation are interpreted in the context of a model, suggested by Vernon and Meinke [Vernon, D. M. & Meinke, D. W. (1994) Dev. Biol. 165, 566–573], in which the apical cell and its decendents normally suppress the embryogenic potential of the basal cell and its decendents during early embryo development.

WRS-85D: A Tryptophanyl-tRNA Synthetase Expressed to High Levels in the Developing Drosophila Salivary Gland

In a screen for genes expressed in the Drosophila embryonic salivary gland, we identified a tryptophanyl-tRNA synthetase gene that maps to cytological position 85D (WRS-85D). WRS-85D expression is dependent on the homeotic gene Sex combs reduced (Scr). In the absence of Scr function, WRS-85D expression is lost in the salivary gland primordia; conversely, ectopic expression of Scr results in expression of WRS-85D in new locations. Despite the fact that WRS-85D is a housekeeping gene essential for protein synthesis, we detected both WRS-85D mRNA and protein at elevated levels in the developing salivary gland. WRS-85D is required for embryonic survival; embryos lacking the maternal contribution were unrecoverable, whereas larvae lacking the zygotic component died during the third instar larval stage. We showed that recombinant WRS-85D protein specifically charges tRNATrp, and WRS-85D is likely to be the only tryptophanyl-tRNA synthetase gene in Drosophila. We characterized the expression patterns of all 20 aminoacyl-tRNA synthetases and found that of the four aminoacyl-tRNA synthetase genes expressed at elevated levels in the salivary gland primordia, WRS-85D is expressed at the highest level throughout embryogenesis. We also discuss the potential noncanonical activities of tryptophanyl-tRNA synthetase in immune response and regulation of cell growth.

Highly Toxic Microcystis aeruginosa Strain, Isolated from So Paulo-Brazil, Produce Hepatotoxins and Paralytic Shellfish Poison Neurotoxins

While evaluating several laboratory-cultured cyanobacteria strains for the presence of paralytic shellfish poison neurotoxins, the hydrophilic extract of Microcystis aeruginosa strain SPC777-isolated from Billings`s reservoir, So Paulo, Brazil-was found to exhibit lethal neurotoxic effect in mouse bioassay. The in vivo test showed symptoms that unambiguously were those produced by PSP. In order to identify the presence of neurotoxins, cells were lyophilized, and the extracts were analyzed by HPLC-FLD and HPLC-MS. HPLC-FLD analysis revealed four main Gonyautoxins: GTX4(47.6%), GTX2(29.5%), GTX1(21.9%), and GTX3(1.0%). HPLC-MS analysis, on other hand, confirmed both epimers, with positive Zwitterions M(+) 395.9 m/z for GTX3/GTX2 and M(+) 411 m/z for GTX4/GTX1 epimers. The hepatotoxins (Microcystins) were also evaluated by ELISA and HPLC-MS analyses. Positive immunoreaction was observed by ELISA assay. Alongside, the HPLC-MS analyses revealed the presence of [l-ser(7)] MCYST-RR. The N-methyltransferase (NMT) domain of the microcystin synthetase gene mcyA was chosen as the target sequence to detect the presence of the mcy gene cluster. PCR amplification of the NMT domain, using the genomic DNA of the SPC777 strain and the MSF/MSR primer set, resulted in the expected 1,369 bp product. The phylogenetic analyses grouped the NMT sequence with the NMT sequences of other known Microcystis with high bootstrap support. The taxonomical position of M. aeruginosa SPC777 was confirmed by a detailed morphological description and a phylogenetic analysis of 16S rRNA gene sequence. Therefore, co-production of PSP neurotoxins and microcystins by an isolated M. aeruginosa strain is hereby reported for the first time.

Chautemsia calcicola: A new genus and species of Gloxinieae (Gesneriaceae) from Minas Gerais,.Brazil

A new species of Gesneriaceae discovered in remnants of deciduous forests on limestone outcrops in Minas Gerais, Brazil, is described and compared with morphologically related taxa. This plant presents the diagnostic features of the tribe Gloxinieae, but a unique combination of morphological traits distinguishes this taxon from previously described genera. Its phylogenetic position was inferred based on analyzing DNA sequences variation of five loci: the rpl1 intron, rps16 intron, trnL-F intron-spacer, a portion of the plastid-expressed glutamine synthetase gene (ncpGS) and the ribosomal DNA internal transcribed spacer (ITS). Molecular phylogenetic analyses confirm the position of this new species in the Gloxinieae, as a sister lineage of a clade including the Brazilian genera Mandirola and Goyazia. However, tests using topological constraints do not reject the alternative relationship that places this taxon with Gloxiniopsis in a monophyletic group. To accomodate this species in the current generic circumscription of gloxinieae, the new genus chautemsia A.O. Araujo V.C. Souza is created.

Resistance to antiparasitic drugs: The role of molecular diagnosis

Chemotherapy is central to the control of many parasite infections of both medical and veterinary importance. However, control has been compromised by the emergence of drug resistance in several important parasite species. Such parasites cover a broad phylogenetic range and include protozoa, helminths and arthropods. In order to achieve effective parasite control in the future, the recognition and diagnosis of resistance will be crucial. This demand for early, accurate diagnosis of resistance to specific drugs in different parasite species can potentially be met by modern molecular techniques. This paper summarises the resistance status of a range of important parasites and reviews the available molecular techniques for resistance diagnosis. Opportunities for applying successes in some species to other species where resistance is less well understood are explored. The practical application of molecular techniques and the impact of the technology on improving parasite control are discussed. (C) 2002 Australian Society for Parasitology Inc. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Caractérisation clinique et génétique d’une nouvelle forme d’ataxie autosomique récessive dans la population québécoise

Les ataxies autosomiques récessives sont un groupe de troubles neurologiques hétérogènes caractérisés par une incoordination brute des mouvements musculaires impliquant le dysfonctionnement nerveux du cervelet qui coordonne le mouvement. Plusieurs formes héréditaires ont été décrites dont la plus connue : l’ataxie de Friedriech. Dans cette thèse nous rapportons l'identification et la caractérisation d’une nouvelle forme dans la population québécoise. L’ataxie récessive spastique avec leucoencéphalopathie (ARSAL; aussi connue comme l’ataxie autosomique récessive spastique de type 3 (SPAX3); OMIM 611390) est la deuxième ataxie spastique décrite dans la population canadienne française. En effet, près de 50 % de nos cas sont originaires de la région de Portneuf. En 2006, nous avons décrit les caractéristiques cliniques de cette nouvelle forme d’ataxie. Un premier criblage du génome entier, constitué de plus de 500 marqueurs microsatellites, a permis la localisation du locus sur le chromosome 2q33-34. Suite au séquençage de plus de 37 gènes candidats et afin de rétrécir cet intervalle candidat, nous avons utilisé une micro-puce d’ADN constituée de marqueurs SNP «single nucleotide polymorphism» et nous avons identifié un deuxième intervalle candidat de 0.658Mb au locus 2q33 dans lequel se trouvent moins de 9 gènes. L’identification et la caractérisation de ces mutations a nécessité l’utilisation de diverses technologies de pointe. Trois mutations (une délétion et deux réarrangements complexes) dans le gène mitochondrial tRNA-synthetase (MARS2) ont été identifiées dans notre cohorte. Nous émettons l’hypothèse que la nature des mutations complexes est responsable d’un dérèglement de la transcription du gène, ce qui a un impact néfaste sur la fonction mitochondriale et le tissu neuronal.

Les neutrophiles ne sont pas résistants aux glucocorticoides

Les neutrophiles sont généralement considérés résistants aux glucocorticoïdes. Cependant, peu d’études comparant l’effet de ces drogues sur les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins (monocytes, lymphocytes et éosinophiles) ont été rapportées. Dans notre étude, nous avons évalué la réponse aux glucocorticoïdes de ces deux populations cellulaires chez le cheval et l’homme. Les cellules, préalablement isolées du sang de 6 chevaux et 4 sujets humains sains, ont été incubées pendant 5 h en présence de lipopolysaccharide (LPS; 100 ng/mL) seul ou combiné avec de l’hydrocortisone, de la prednisolone ou de la dexaméthasone (10-8M et 10-6M). L’expression d’ARNm pour l’IL-1β, le TNF-α, l’IL-8, la glutamine synthétase et le récepteur α des glucocorticoïdes (GR-α) a été quantifiée par qPCR. Les neutrophiles équins ont également été incubés pendant 20 h en présence de ces 3 glucocorticoïdes et la survie cellulaire a été évaluée par cytométrie de flux et microscopie optique. Nous avons démontré que les glucocorticoïdes inhibaient l’expression des gènes pro-inflammatoires induite par le LPS pour les deux populations cellulaires chez les deux espèces étudiées. L’expression de la glutamine synthétase était également significativement augmentée par les glucocorticoïdes chez les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins équins. De manière générale, l’intensité de la réponse aux glucocorticoïdes s’est avérée similaire dans les 2 populations leucocytaires et chez les deux espèces. Les glucocorticoïdes augmentaient également la survie des neutrophiles équins, phénomène également rapporté dans d’autres espèces. Ainsi, les glucococorticoïdes exercent des effets d’intensité comparable sur les neutrophiles et les autres leucocytes sanguins. Nous spéculons que la faible réponse à la corticothérapie observée lors de maladies inflammatoires chroniques neutrophiliques comme l’asthme sévère ou la Maladie Pulmonaire Obstructive Chronique (MPOC) ne s’explique pas par une corticorésistance intrinsèque des neutrophiles.

Exploration génomique de la déficience intellectuelle

La déficience intellectuelle (DI) définit un groupe de conditions génétiquement hétérogènes caractérisées par l’apparition de troubles cognitifs précoces chez l’enfant. Elle affecte 1-3% de la population dans les pays industrialisés. La prévalence de la DI est beaucoup plus élevée ailleurs dans le monde, en raison de facteurs sociodémographiques comme le manque de ressources dans le système de santé, la pauvreté et la consanguinité. Des facteurs non-génétiques sont mis en cause dans l’étiologie de la DI ; on estime qu’environ 25% des cas de DI sont d’origine génétique. Traditionnellement, les bases moléculaires de la DI ont été investiguées par des analyses cytogénétiques, les approches de cartographie génétique et le séquençage de gènes candidats ; ces techniques de génétiques classiques sont encore mises à rude épreuve dans l’analyse de maladies complexes comme la DI. La DI liée à l’X a été particulièrement étudiée, avec plus d’une centaine de gènes identifiés uniquement sur le chromosome X. Des mutations hétérozygotes composites sont mises en évidence dans la DI autosomique, dans le contexte d’unions non-consanguines. L’occurrence de ce type de mutations est rare, chez des individus non-apparentés, de sorte que les mutations dominantes de novo sont plus courantes. Des mutations homozygotes sont attendues dans les populations consanguines ou marquées par un effet fondateur. En fait, les bases moléculaires de la DI autosomique ont été presqu’exclusivement étudiées dans le contexte de populations avec des forts taux de consanguinité. L’origine de la DI demeure encore inconnue dans environ 60 % des cas diagnostiqués. En l’absence de facteurs environnementaux associés à la DI chez ces individus, il est possible d’envisager que des facteurs génétiques non identifiés entrent en jeu dans ces cas de DI inexpliqués. Dans ce projet de recherche, nous voulions explorer l’origine génétique de la DI, dans vingt familles, où une transmission de la maladie selon un mode autosomique récessif est suspectée. Nous avons mis de l’avant les techniques de séquençage de nouvelle génération, afin de mettre en évidence les déterminants génétiques de la DI, à l’échelle du génome humain. En fait, nous avons priorisé la capture et le séquençage de l’exome; soient la totalité des régions codantes du génome humain et leurs sites d’épissage flanquants. Dans nos analyses, nous avons ciblé les variants qui ne sont pas rapportés trop fréquemment dans différentes bases de données d’individus contrôles, ces mutations rares cadrent mieux avec une condition comme la DI. Nous avons porté une attention particulière aux mutations autosomiques récessives (homozygotes et hétérozygotes composites) ; nous avons confirmé que ces mutations ségréguent avec une transmission récessive dans la famille à l’étude. Nous avons identifié des mutations dans des gènes pouvant être à l’origine de la DI, dans certaines des familles analysées ; nous avons validé biologiquement l'impact fonctionnel des mutations dans ces gènes candidats, afin de confirmer leur implication dans la pathophysiologie de la DI. Nous avons élucidé les bases moléculaires de la DI dans huit des familles analysées. Nous avons identifié le second cas de patients avec syndrome de cassure chromosomique de Varsovie, caractérisé par des dysfonctions de l’ARN hélicase DDX11. Nous avons montré qu’une perte de l’activité de TBC1D7, une des sous-unités régulatrice du complexe TSC1-TSC2, est à l’origine de la pathologie dans une famille avec DI et mégalencéphalie. Nous avons mis en évidence des mutations pathogéniques dans le gène ASNS, codant pour l’Asparagine synthétase, chez des patients présentant une microcéphalie congénitale et une forme progressive d’encéphalopathie. Nous avons montré que des dysfonctions dans la protéine mitochondriale MAGMAS sont mises en cause dans une condition caractérisée par un retard prononcé dans le développement associé à une forme sévère de dysplasie squelettique. Nous avons identifié une mutation tronquant dans SPTBN2, codant pour la protéine spinocerebellar ataxia 5, dans une famille avec DI et ataxie cérébelleuse. Nous avons également mis en évidence une mutation dans PIGN, un gène impliqué dans la voie de biosynthèse des ancres de glycosylphosphatidylinositol , pouvant être à l’origine de la maladie chez des individus avec épilepsie et hypotonie. Par ailleurs, nous avons identifié une mutation - perte de fonction dans CLPB, codant pour une protéine chaperonne mitochondriale, dans une famille avec encéphalopathie néonatale, hyperekplexie et acidurie 3-méthylglutaconique. Le potentiel diagnostic des techniques de séquençage de nouvelle génération est indéniable ; ces technologies vont révolutionner l’univers de la génétique moléculaire, en permettant d’explorer les bases génétiques des maladies complexes comme la DI.