Polyploidy in atypical grade II choroid plexus papilloma of the posterior fossa

Cytogenetic studies of choroid plexus tumors, particularly for atypical choroid plexus papillomas, have been rarely described. In the present report, the cytogenetic investigation of an atypical choroid plexus papilloma occurring at the posterior fossa of a 16-year-old male is described. Comparative genome hybridization analysis demonstrated gains of genetic material from almost all chromosomes. Chromosome losses involved 19p, regional losses at chromosome X and loss of chromosome Y. The presence of polyploid cells was confirmed by fluorescence in situ hybridization analysis with probes directed to centromeric regions. Furthermore, the microscopic analysis of cultures showed nuclear buds, nucleoplasmic bridges, and micronuclei in 23% of tumor cells suggesting the presence of complex chromosomal abnormalities. Previous cytogenetic studies on choroid plexus papillomas showed either normal, hypodiploid or hyperdiploid karyotypes. To the best of our knowledge, this is the first report of polyploidy in choroid plexus papilloma of intermediate malignancy grade. Although the mechanisms beneath such genome duplication remain to be elucidated, the observed abnormal nuclear shapes indicate constant restructuring of the tumor`s genome and deserves further investigation.

Cytogenetic analysis of B chromosomes in one population of the fish Moenkhausia sanctaefilomenae (Steindachner, 1907) (Teleostei, Characiformes)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

B chromosomes in the species Prochilodus argenteus (Characiformes, Prochilodontidae): morphologicalidentity and dispersion

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

B chromosomes in species of the genus Prochilodus (Characiformes, Prochilodontidae): morphological identity and dispersion

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

The human papillomavirus type 16 E6 and E7 oncoproteins cooperate to induce mitotic defects and genomic instability by uncoupling centrosome duplication from the cell division cycle

Loss of genomic integrity is a defining feature of many human malignancies, including human papillomavirus (HPV)-associated preinvasive and invasive genital squamous lesions. Here we show that aberrant mitotic spindle pole formation caused by abnormal centrosome numbers represents an important mechanism in accounting for numeric chromosomal alterations in HPV-associated carcinogenesis. Similar to what we found in histopathological specimens, HPV-16 E6 and E7 oncoproteins cooperate to induce abnormal centrosome numbers, aberrant mitotic spindle pole formation, and genomic instability. The low-risk HPV-6 E6 and E7 proteins did not induce such abnormalities. Whereas the HPV-16 E6 oncoprotein has no immediate effects on centrosome numbers, HPV-16 E7 rapidly induces abnormal centrosome duplication. Thus our results suggest a model whereby HPV-16 E7 induces centrosome-related mitotic disturbances that are potentiated by HPV-16 E6.

Intratumoral hypoxia as the genesis of genetic instability and clinical prognosis in prostate cancer

Intratumoral hypoxia is prevalent in many solid tumors and is a marker of poor clinical prognosis in prostate cancer. The presence of hypoxia is associated with increased chromosomal instability, gene amplification, downregulation of DNA damage repair pathways, and altered sensitivity to agents that damage DNA. These genomic changes could also lead to oncogene activation or tumor suppressor gene inactivation during prostate cancer progression. We review here the concept of repair-deficient hypoxic tumor cells that can adapt to low oxygen levels and acquire an aggressive "unstable mutator" phenotype. We speculate that hypoxia-induced genomic instability may also be a consequence of aberrant mitotic function in hypoxic cells, which leads to increased chromosomal instability and aneuploidy. Because both hypoxia and aneuploidy are prognostic factors in prostate cancer, a greater understanding of these biological states in prostate cancer may lead to novel prognostic and predictive tests and drive new therapeutic strategies in the context of personalized cancer medicine.

Chromosomal instability and cytoskeletal defects in oral cancer cells

Oral squamous cell carcinomas are characterized by complex, often near-triploid karyotypes with structural and numerical variations superimposed on the initial clonal chromosomal alterations. We used immunohistochemistry combined with classical cytogenetic analysis and spectral karyotyping to investigate the chromosomal segregation defects in cultured oral squamous cell carcinoma cells. During division, these cells frequently exhibit lagging chromosomes at both metaphase and anaphase, suggesting defects in the mitotic apparatus or kinetochore. Dicentric anaphase chromatin bridges and structurally altered chromosomes with consistent long arms and variable short arms, as well as the presence of gene amplification, suggested the occurrence of breakage–fusion–bridge cycles. Some anaphase bridges were observed to persist into telophase, resulting in chromosomal exclusion from the reforming nucleus and micronucleus formation. Multipolar spindles were found to various degrees in the oral squamous cell carcinoma lines. In the multipolar spindles, the poles demonstrated different levels of chromosomal capture and alignment, indicating functional differences between the poles. Some spindle poles showed premature splitting of centrosomal material, a precursor to full separation of the microtubule organizing centers. These results indicate that some of the chromosomal instability observed within these cancer cells might be the result of cytoskeletal defects and breakage–fusion–bridge cycles.

Mos overexpression in Swiss 3T3 cells induces meiotic-like alterations of the mitotic spindle.

High levels of mos protooncogene product are expressed during oocyte meiotic maturation and Mos has been implicated in formation of the spindle and spindle pole. Here, we show that in Swiss 3T3 cells with 4N DNA content, high levels of Mos lead to the production of binucleated cells. The Swiss 3T3 cells in mitosis, before binucleation occurs, are anastral and the spindle poles are juxtaposed to the cell membrane. These phenotypes may be related to the meiotic process of attachment of the spindle pole to the oocyte membrane during polar body formation. The production of binucleated somatic cells could result from attachment of the altered mitotic spindle pole to the cell membrane that interferes with cytokinesis but not karyokinesis. This can explain at least one form of genetic instability that leads to altered DNA content in tumor cells.

Genetic Analysis of Mitotic Recombination in Saccharomyces cerevisiae

Mitotic genome instability can occur during the repair of double-strand breaks (DSBs) in DNA, which arise from endogenous and exogenous sources. Studying the mechanisms of DNA repair in the budding yeast, Saccharomyces cerevisiae has shown that Homologous Recombination (HR) is a vital repair mechanism for DSBs. HR can result in a crossover event, in which the broken molecule reciprocally exchanges information with a homologous repair template. The current model of double-strand break repair (DSBR) also allows for a tract of information to non-reciprocally transfer from the template molecule to the broken molecule. These “gene conversion” events can vary in size and can occur in conjunction with a crossover event or in isolation. The frequency and size of gene conversions in isolation and gene conversions associated with crossing over has been a source of debate due to the variation in systems used to detect gene conversions and the context in which the gene conversions are measured.

In Chapter 2, I use an unbiased system that measures the frequency and size of gene conversion events, as well as the association of gene conversion events with crossing over between homologs in diploid yeast. We show mitotic gene conversions occur at a rate of 1.3x10-6 per cell division, are either large (median 54.0kb) or small (median 6.4kb), and are associated with crossing over 43% of the time.

DSBs can arise from endogenous cellular processes such as replication and transcription. Two important RNA/DNA hybrids are involved in replication and transcription: R-loops, which form when an RNA transcript base pairs with the DNA template and displaces the non-template DNA strand, and ribonucleotides embedded into DNA (rNMPs), which arise when replicative polymerase errors insert ribonucleotide instead of deoxyribonucleotide triphosphates. RNaseH1 (encoded by RNH1) and RNaseH2 (whose catalytic subunit is encoded by RNH201) both recognize and degrade the RNA in within R-loops while RNaseH2 alone recognizes, nicks, and initiates removal of rNMPs embedded into DNA. Due to their redundant abilities to act on RNA:DNA hybrids, aberrant removal of rNMPs from DNA has been thought to lead to genome instability in an rnh201Δ background.

In Chapter 3, I characterize (1) non-selective genome-wide homologous recombination events and (2) crossing over on chromosome IV in mutants defective in RNaseH1, RNaseH2, or RNaseH1 and RNaseH2. Using a mutant DNA polymerase that incorporates 4-fold fewer rNMPs than wild type, I demonstrate that the primary recombinogenic lesion in the RNaseH2-defective genome is not rNMPs, but rather R-loops. This work suggests different in-vivo roles for RNaseH1 and RNaseH2 in resolving R-loops in yeast and is consistent with R-loops, not rNMPs, being the the likely source of pathology in Aicardi-Goutières Syndrome patients defective in RNaseH2.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Regulation of mitotic BubR1 phosphorylation by the BubR1 pseudokinase domain

BubR1 est une protéine importante dans le point de contrôle de la mitose pour la stabilisation des interactions entre kinétochores et microtubules (KT-MT). Ces fonctions protègent de la ségrégation anormale des chromosomes et de l’instabilité du génome. BubR1 possède des sites de phosphorylation mitotique hautement conservés dans le domaine régulant l’attachement des kinétochores (KARD), où S676 et S670 sont phosphorylées respectivement par la kinase polo-like 1 (Plk1) et par la kinase cycline-dépendante 1 (Cdk1). Ces sites de phosphorylation sont essentiels pour le recrutement de la phosphatase PP2A-B56, qui stabilise les interactions KT-MT. Nos résultats montrent que la délétion entière ou des mutations qui déstabilisent le domaine pseudokinase de BubR1, causent la perte de phosphorylation des résidus S676 et S670 en mitose. Notre hypothèse est que le domaine pseudokinase de BubR1 peut jouer un rôle essentiel dans la régulation de la phosphorylation du KARD et donc dans la stabilisation des interactions KT-MT.

Bcl-xL (S49) and (S62) sequential phosphorylation/dephosphorylation during mitosis prevents chromosome instability and aneuploidy

Une caractéristique intéressante de la protéine Bcl-xL est la présence d'un domaine en boucle non-structurée entre les hélices α1 and α2 de la protéine. Ce domaine protéique n'est pas essentiel pour sa fonction anti-apoptotique et absent chez CED-9, la protéine orthologue chez Caenorhabditis elegans. A l'intérieur de ce domaine, Bcl-xL subit une phosphorylation et déphosphorylation dynamique sur les résidus Ser49 et Ser62 en phase G2 du cycle cellulaire et lors de la mitose. Lorsque ces résidus sont mutés et les protéines exprimées dans des cellules cancéreuses, les cellules démontrent plusieurs défauts mitotiques liés à l'instabilité chromosomique. Pour analyser les effets de Bcl-xL Ser49 et Ser62 dans les cellules normales, les présentes études ont été réalisées dans des cellules diploïdes humaines normales, et in vivo chez Caenorhabditis elegans. Dans une première étude, nous avons utilisé la lignée cellulaire de cellules fibroblastiques diploïdes humaines normales BJ, exprimant Bcl-xL (type sauvage), (S49A), (S49D), (S62A), (S62D) et les double (S49/62A) et (S49/62D) mutants. Les cellules exprimant les mutants de phosphorylation ont montré des cinétiques de doublement de la population cellulaire réduites. Ces effets sur la cinétique de doublement de la population cellulaire corrèle avec l'apparition de la sénescence cellulaire, sans impact sur les taux de mort cellulaire. Ces cellules sénescentes affichent des phénotypes typiques de sénescence associés notamment à haut niveau de l'activité β-galactosidase associée à la sénescence, la sécrétion d' interleukine-6, l'activation de p53 et de p21WAF1/ Cip1, un inhibiteur des complexes kinase cycline-dépendant, ainsi que la formation de foyers de chromatine nucléaire associés à γH2A.X. Les analyses de fluorescence par hybridation in situ et des caryotypes par coloration au Giemsa ont révélé que l'expression des mutants de phosphorylation de Bcl-xL provoquent de l'instabilité chromosomique et l'aneuploïdie. Ces résultats suggèrent que les cycles de phosphorylation et déphosphorylation dynamiques de Bcl-xL Ser49 et Ser62 sont importants dans le maintien de l'intégrité des chromosomes lors de la mitose dans les cellules normales. Dans une deuxième étude, nous avons entrepris des expériences chez Caenorhabditis elegans pour comprendre l'importance des résidus Ser49 et Ser62 de Bcl-xL in vivo. Les vers transgéniques portant les mutations de Bcl-xL (S49A, S62A, S49D, S62D et S49/62A) ont été générés et leurs effets ont été analysés sur les cellules germinales des jeunes vers adultes. Les vers portant les mutations de Bcl-xL ont montré une diminution de ponte et d'éclosion des oeufs, des variations de la longueur de leurs régions mitotiques et des zones de transition, des anomalies chromosomiques à leur stade de diplotène, et une augmentation de l'apoptose des cellules germinales. Certaines de ces souches transgéniques, en particulier les variants Ser/Ala, ont également montré des variations de durée de vie par rapport aux vers témoins. Ces observations in vivo ont confirmé l'importance de Ser49 et Ser62 à l'intérieur du domaine à boucle de Bcl-xL pour le maintien de la stabilité chromosomique. Ces études auront une incidence sur les futures stratégies visant à développer et à identifier des composés qui pourraient cibler non seulement le domaine anti-apoptotique de la protéine Bcl-xL, mais aussi son domaine mitotique pour la thérapie du cancer.

Letter To The Editor: Atlantoaxial Instability And Chiari Malformation.

1-2

Prediction of good glass formers in the Al-Ni-La and Al-Ni-Gd systems using topological instability and electronegativity

A new criterion has been recently proposed combining the topological instability (lambda criterion) and the average electronegativity difference (Delta e) among the elements of an alloy to predict and select new glass-forming compositions. In the present work, this criterion (lambda.Delta e) is applied to the Al-Ni-La and Al-Ni-Gd ternary systems and its predictability is validated using literature data for both systems and additionally, using own experimental data for the Al-La-Ni system. The compositions with a high lambda.Delta e value found in each ternary system exhibit a very good correlation with the glass-forming ability of different alloys as indicated by their supercooled liquid regions (Delta T(x)) and their critical casting thicknesses. In the case of the Al-La-Ni system, the alloy with the largest lambda.Delta e value, La(56)Al(26.5)Ni(17.5), exhibits the highest glass-forming ability verified for this system. Therefore, the combined lambda.Delta e criterion is a simple and efficient tool to select new glass-forming compositions in Al-Ni-RE systems. (C) 2011 American Institute of Physics. [doi: 10.1063/1.3563099]

Ring chromosome instability evaluation in six patients with autosomal rings

Ring chromosomes are often associated with abnormal phenotypes due to loss of genomic material and also because of ring instability at mitosis after sister chromatid exchange events. We investigated ring chromosome instability in six patients with ring chromosomes 4, 14, 15, and 18 by examining 48- and 72-h lymphocyte cultures at the first, second and subsequent cell divisions after bromodeoxyuridine incorporation. Although most cells from all patients showed only one monocentric ring chromosome, ring chromosome loss and secondary aberrations were observed both in 48-and 72-h lymphocyte cultures and in metaphase cells of the different cell generations. We found no clear-cut correlation between ring size and ring instability; we also did not find differences between apparently complete rings and rings with genetic material loss. The cytogenetic findings revealed secondary aberrations in all ring chromosome patients. We concluded that cells with ring chromosome instability can multiply and survive in vivo, and that they can influence the patient's phenotype.