983 resultados para Molecular signals
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Calcium ionophore, ionomycin, and phorbol myristate acetate (PMA) were used to activate rabbit peripheral blood B cells to study the role of increased intracellular calcium ion concentration ( (Ca$\sp2+\rbrack\sb{\rm i}$), protein kinase C (PKC) activation, and autocrine interleukin (IL-2) in inducing cell cycle entry and maintaining activation to DNA synthesis. When stimulated with a combination of ionomycin and PMA the B cells produced a soluble factor that supported the IL-2 dependent cell line, CTLL-2. The identity of the factor was established as IL-2 and its source was proved to be B cells in further experiments. Absorption studies and limiting dilution analysis indicated that IL-2 produced by B cells can act as an autocrine growth factor. Next, the effect of complete and incomplete signalling on B lymphocyte activation leading to cell cycle entry, IL-2 production, functional IL-2 receptor (IL-2R) expression, and DNA synthesis was examined. It was observed that cell cycle entry could be induced by signals provided by each reagent alone, but IL-2 production, IL-2R expression, and progression to DNA synthesis required activation with both reagents. Incomplete activation with ionomycin or PMA alone altered the responsiveness of B cells to further stimulation only in the case of ionomycin, and the unresponsiveness of these cells was apparently due to a lack of functional IL-2R expression on these cells, even though IL-2 production was maintained. The requirement of IL-2 for maintenance of activation to DNA synthesis was then investigated. The hypothesis that IL-2, acts in late G$\sb1$ and is required for DNA synthesis in B cells was supported by comparing IL-2 production and DNA synthesis in peripheral blood cells and purified B cells, kinetic analysis of these events in B cells, effects of anti-IL-2 antibody and PKC inhibitors, and by the response of G$\sb1$ B cells. Additional signals transduced by the interaction of autocrine IL-2 and functional IL-2 receptor on rabbit B cells were found to be necessary to drive these cells to S phase, after initial activation caused by simultaneous increase in (Ca$\sp2+\rbrack\sb{\rm i}$ and PKC activation had induced cell cycle entry, IL-2 production, and functional IL-2 receptor expression. ^
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Strains of Xanthomonas campestris pv. vesicatoria (Xcv) carrying avrBs2 are specifically recognized by Bs2 pepper plants, resulting in localized cell death and plant resistance. Agrobacterium-mediated transient expression of the Xcv avrBs2 gene in plant cells results in Bs2-dependent cell death, indicating that the AvrBs2 protein alone is sufficient for the activation of disease resistance-mediated cell death in planta. We now provide evidence that AvrBs2 is secreted from Xcv and that secretion is type III (hrp) dependent. N- and C-terminal deletion analysis of AvrBs2 has identified the effector domain of AvrBs2 recognized by Bs2 pepper plants. By using a truncated Pseudomonas syringae AvrRpt2 effector reporter devoid of type III signal sequences, we have localized the minimal region of AvrBs2 required for type III secretion in Xcv. Furthermore, we have identified the region of AvrBs2 required for both type III secretion and translocation to host plants. The mapping of AvrBs2 sequences sufficient for type III delivery also revealed the presence of a potential mRNA secretion signal.
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The ability to interface with and program cellular function remains a challenging research frontier in biotechnology. Although the emerging field of synthetic biology has recently generated a variety of gene-regulatory strategies based on synthetic RNA molecules, few strategies exist through which to control such regulatory effects in response to specific exogenous or endogenous molecular signals. Here, we present the development of an engineered RNA-based device platform to detect and act on endogenous protein signals, linking these signals to the regulation of genes and thus cellular function.
We describe efforts to develop an RNA-based device framework for regulating endogenous genes in human cells. Previously developed RNA control devices have demonstrated programmable ligand-responsive genetic regulation in diverse cell types, and we attempted to adapt this class of cis-acting control elements to function in trans. We divided the device into two strands that reconstitute activity upon hybridization. Device function was optimized using an in vivo model system, and we found that device sequence is not as flexible as previously reported. After verifying the in vitro activity of our optimized design, we attempted to establish gene regulation in a human cell line using additional elements to direct device stability, structure, and localization. The significant limitations of our platform prevented endogenous gene regulation.
We next describe the development of a protein-responsive RNA-based regulatory platform. Employing various design strategies, we demonstrated functional devices that both up- and downregulate gene expression in response to a heterologous protein in a human cell line. The activity of our platform exceeded that of a similar, small-molecule-responsive platform. We demonstrated the ability of our devices to respond to both cytoplasmic- and nuclear-localized protein, providing insight into the mechanism of action and distinguishing our platform from previously described devices with more restrictive ligand localization requirements. Finally, we demonstrated the versatility of our device platform by developing a regulatory device that responds to an endogenous signaling protein.
The foundational tool we present here possesses unique advantages over previously described RNA-based gene-regulatory platforms. This genetically encoded technology may find future applications in the development of more effective diagnostic tools and targeted molecular therapy strategies.
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Nutritional status is critically important for immune cell function. While obesity is characterized by inflammation that promotes metabolic syndrome including cardiovascular disease and insulin resistance, malnutrition can result in immune cell defects and increased risk of mortality from infectious diseases. T cells play an important role in the immune adaptation to both obesity and malnutrition. T cells in obesity have been shown to have an early and critical role in inducing inflammation, accompanying the accumulation of inflammatory macrophages in obese adipose tissue, which are known to promote insulin resistance. How T cells are recruited to adipose tissue and activated in obesity is a topic of considerable interest. Conversely, T cell number is decreased in malnourished individuals, and T cells in the setting of malnutrition have decreased effector function and proliferative capacity. The adipokine leptin, which is secreted in proportion to adipocyte mass, may have a key role in mediating adipocyte-T cell interactions in both obesity and malnutrition, and has been shown to promote effector T cell function and metabolism while inhibiting regulatory T cell proliferation. Additionally, key molecular signals are involved in T cell metabolic adaptation during nutrient stress; among them, the metabolic regulator AMP kinase and the mammalian target of rapamycin have critical roles in regulating T cell number, function, and metabolism. In summary, understanding how T cell number and function are altered in obesity and malnutrition will lead to better understanding of and treatment for diseases where nutritional status determines clinical outcome.
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Aims: Recent ability to derive endothelial cells (ECs) from induced pluripotent stem (iPS) cells holds a great therapeutic potential for personalised medicine and stem cell therapy. We aimed that better understanding of the complex molecular signals that are evoked during iPS cell differentiation towards ECs may allow specific targeting of their activities to enhance cell differentiation and promote tissue regeneration.
Methods and Results: In this study we have generated mouse iPS cells from fibroblasts using established protocol. When iPS cells were cultivated on type IV mouse collagen-coated dishes in differentiation medium, cell differentiation toward vascular lineages were observed. To study the molecular mechanisms of iPS cell differentiation, we found that miR-199b is involved in EC differentiation. A step-wise increase in expression of miR-199 was detected during EC differentiation. Notably, miR-199b targeted the Notch ligand JAG1, resulting in VEGF transcriptional activation and secretion through the transcription factor STAT3. Upon shRNA-mediated knockdown of the Notch ligand JAG1, the regulatory effect of miR-199b was ablated and there was robust induction of STAT3 and VEGF during EC differentiation. Knockdown of JAG1 also inhibited miR-199b-mediated inhibition of iPS cell differentiation towards SMCs. Using the in vitro tube formation assay and implanted Matrigel plugs, in vivo, miR-199b also regulated VEGF expression and angiogenesis.
Conclusions: This study indicates a novel role for miR-199b as a regulator of the phenotypic switch during vascular cell differentiation derived from iPS cells by regulating critical signaling angiogenic responses.
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The ability to reprogram induced pluripotent stem (iPS) cells from somatic cells may facilitate significant advances in regenerative medicine. MicroRNAs (miRNAs) are involved in a number of core biological processes, including cardiogenesis, hematopoietic lineage differentiation and oncogenesis. An improved understanding of the complex molecular signals that are required for the differentiation of iPS cells into endothelial cells (ECs) may allow specific targeting of their activity in order to enhance cell differentiation and promote tissue regeneration. The present study reports that miR‑199a is involved in EC differentiation from iPS cells. Augmented expression of miR‑199a was detected during EC differentiation, and reached higher levels during the later stages of this process. Furthermore, miR‑199a inhibited the differentiation of iPS cells into smooth muscle cells. Notably, sirtuin 1 was identified as a target of miR‑199a . Finally, the ability of miR‑199a to induce angiogenesis was evaluated in vitro, using Matrigel plugs assays. This may indicate a novel function for miR‑199a as a regulator of the phenotypic switch during vascular cell differentiation. The present study provides support to the notion that with an understanding of the molecular mechanisms underlying vascular cell differentiation, stem cell regenerative therapy may ultimately be developed as an effective treatment for cardiovascular disease.
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réalisé en cotutelle avec la Faculté des Sciences de Tunis, Université Tunis El Manar.
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Les cellules beta pancréatiques sécrètent l’insuline lors d’une augmentation post-prandiale du glucose dans le sang. Ce processus essentiel est contrôlé par des facteurs physiologiques, nutritionnels et pathologiques. D’autres sources d’énergie, comme les acides aminés (leucine et glutamine) ou les acides gras potentialisent la sécrétion d’insuline. Une sécrétion d’insuline insuffisante au besoin du corps déclanche le diabète. Le rôle que joue l’augmentation du calcium intracellulaire et les canaux K+/ATP dans la sécrétion d’insuline est bien connu. Bien que le mécanisme exact de la potentialisation de la sécrétion d’insuline par les lipides est inconnu, le cycle Glycérolipides/Acides gras (GL/FFA) et son segment lipolytique ont été reconnu comme un composant essentiel de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline. Le diacylglycérol, provenant de la lipolyse, a été proposé comme un signal lipidique important d’amplification. Cependant, l’hydrolyse des triglycérides et des diacylglycérides a été démontrée essentielle pour la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, en suggérant un rôle du monoacylglycérol (MAG) dans ce processus. Dans cette étude, on démontre que la réduction de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, lors d’une inhibition de la lipolyse, est restaurée par l’addition de MAG. Dans les cellules beta pancréatiques, le niveau de MAG augmente en présence des concentrations élevées du glucose, et également lorsqu’on inhibe l’enzyme MAG hydrolase abhydrolase-6 (ABHD6) avec l’inhibiteur spécifique WWL70. L’analyse lipidomique a démontré qu’après la stimulation des cellules beta pancréatiques avec le glucose et aussi avec le WWL70, l’espèce la plus accumulée de MAG était le 1-stearoylglycérol (1-SG). L’addition de 1-SG, de 1-palmitoylglycérol (1-PG) ou de WWL70 augmente la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose, et cette augmentation est indépendante de la génération de acides gras à partir de MAG. Cela suggère que le MAG est un signal lipidique pour la potentialisation de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. De plus, la surexpression du gène d’ABHD6 dans les cellules INS832/13 cause une réduction de la sécrétion d’insuline, due probablement à la diminution des niveaux intracellulaire de MAG. Avec le but de comprendre le mécanisme moléculaire impliqué dans la potentialisation de la sécrétion d’insuline par le MAG, on a bloqué l’action du récepteur vanilloid-1 (TRPV1) liant le MAG par l’agent pharmacologiste, AMG9810. Le traitement des cellules beta pancréatique par AMG9810 entraîne une diminution de la potentialisation de la sécrétion de l’insuline induite par le MAG. Il est a noter que le MAG pourrait activer TRPV1 par une liaison physique dans la membrane cellulaire interne; ce qui entraînerai l’entrée du calcium dans la cellule, et ensuite la stimulation de l’exocytose des granules à insuline. En soutien de cette hypothèse, on a trouvé une diminution du calcium intracellulaire lorsqu’on traite au AMG9810 des cellules beta pancréatique de rat (provenant des îlots dispersés) stimulées au glucose et au WWL70. L’ensemble des résultats suggère que le MAG est un médiateur de la potentialisation lipidique de la sécrétion d’insuline stimulée par le glucose. Vu que l’inhibition pharmacologique d’ABHD6 augmente la sécrétion d’insuline, on pourra conclure que cette enzyme représente une cible thérapeutique potentielle dans le développement des médicaments anti-diabétiques, visant une augmentation de la sécrétion d’insuline.
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Le développement et l'homéostasie des os requièrent l'orchestration spatio-temporelle d'un grand nombre de signaux moléculaires. Ces signaux entraînent l'activation ou l'inhibition de différents facteurs de transcription, lesquels sont en mesure de contrôler la prolifération et la différenciation des ostéoblastes et des chondrocytes. L'intégrité de ces différents mécanismes se doit d'être maintenu tout au long de la vie. Ainsi, une anomalie dans l'un de ces mécanismes conduit à l'apparition de pathologies osseuses et métaboliques telles qu’une hypophosphatémie, l'ostéoporose ou l'ostéoarthrite (OA). Afin d'en apprendre davantage sur la biologie osseuse, le projet décrit dans cette thèse a pour objectif de caractériser de nouveaux mécanismes de régulation transcriptionnelle pour deux gènes importants dans le développement des os et le maintien de leur intégrité. Il s’agit du Paired-like Homeodomain Transcription Factor 1 (PITX1) et du Phosphate-regulating gene with homology to endopeptidase on the X chromosome (PHEX). Le premier mécanisme présenté dans cette thèse concerne la régulation transcriptionnelle du gène PITX1, un facteur de transcription à homéodomaine nécessaire, notamment, au développement des os des membres inférieurs et au maintien de l'intégrité du cartilage articulaire chez l'adulte. Ainsi, dans les chondrocytes articulaires, on note que l'expression de PITX1 est assurée par le recrutement du facteur de transcription E2F1 à deux éléments de réponse présents dans la région proximale du promoteur de PITX1. Aussi, dans les chondrocytes articulaires de patients souffrant d'OA, dans lesquels l'expression de PITX1 est fortement diminuée, un mécanisme de répression transcriptionnelle, lequel implique la protéine multifonctionnelle Prohibitin (PHB1), semble être activé. En effet, dans ces chondroytes, on note une forte accumulation nucléaire de PHB1 comparativement aux chondrocytes articulaires de sujets sains. Le second mécanisme présenté dans cette thèse concerne la répression transcriptionnelle de PHEX, la peptidase mutée dans le syndrome d'hypophosphatémie lié au chromosome X (X-Linked Hypophosphatemia, XLH), lequel se caractérise par une hypophosphatémie et une ostéomalacie. Le traitement d'ostéoblastes à la Parathyroid hormone-related protein (PTHrP) permet d’observer la répression de PHEX. Afin de caractériser le mécanisme responsable de cette répression, des expériences de gènes rapporteurs ont révélé la présence de deux éléments de réponse pour le répresseur transcriptionnel E4BP4 dans le promoteur de PHEX. La suppression de l'expression d'E4BP4 par l'utilisation d'ARN d'interférence a permis de valider que ce facteur de transcription est responsable de la répression de PHEX suite au traitement d'ostéoblastes à la PTHrP. En somme ces nouveaux mécanismes de régulation transcriptionnelle permettent de mieux comprendre la régulation de l'expression de PITX1 et de PHEX. Aussi, cette nouvelle implication de PHB1 dans la pathogenèse de l'OA offre de nouvelles possibilités de traitement et pourrait servir pour le diagnostic précoce de cette pathologie. Enfin, la caractérisation d'E4BP4 en tant que médiateur pour la répression de PHEX par la PTHrP suggère que ce répresseur transcriptionnel pourrait être impliqué dans le contrôle de la minéralisation des os et des niveaux de phosphate sanguin.
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Les dendrites sont essentielles pour la réception et l’intégration des stimuli afférents dans les neurones. De plus en plus d’évidences d’une détérioration dendritique sont associées à une axonopathie dans les maladies neurodégénératives. Le glaucome dont la physiopathologie est caractérisée par une détérioration progressive et irréversible des cellules ganglionnaires de la rétine (CGRs) est la première cause de cécité irréversible dans le monde. Son évolution est associée à un amincissement graduel des axones et à l’atrophie des somas des CGRs. La majorité des études de neuroprotection des neuropathies rétiniennes visent la survie et la protection des somas et des axones. Des études récentes ont démontré des changements dendritiques associés à cette pathologie, toutefois les mécanismes moléculaires les régulant sont méconnus. L’hypothèse principale de ma thèse stipule qu’une lésion axonale entraîne des altérations précoces des structures dendritiques. L’identification de voies de signalisation régulant ces changements permettrait d’élaborer des stratégies de neuroprotection et de rétablir la fonction de ces neurones. Dans la première étude, nous avons examiné l’effet précoce d’une lésion axonale aigüe sur la morphologie dendritique des CGRs in vivo. En utilisant des souris transgéniques exprimant la protéine fluorescente jaune (YFP) soumises à une axotomie, nous avons démontré un rétrécissement de l’arbre dendritique des CGRs et une diminution sélective de l’activité de mTOR avant le début de la mort des CGRs lésées. Aussi nous avons démontré une augmentation de l’expression de la protéine Regulated in development and DNA damage response 2 (REDD2), un régulateur négatif en amont de la protéine mTOR en réponse à la lésion du nerf optique in vivo. Nous avons démontré que la réactivation de mTOR par l’inhibition de l’expression de REDD2 préserve les arbres dendritiques des CGRs adultes. En effet, l’injection de petits ARN d’interférence contre la REDD2 (siREDD2) stimule l’activité de mTOR dans les CGRs lésées et augmente significativement la longueur et la surface dendritique totale. De plus, la rapamycine, un inhibiteur de mTOR, inhibe complètement l’effet du siREDD2 sur la croissance et l’élaboration des dendrites. L’analyse électrophysiologique des CGRs démontre une augmentation de l’excitabilité des CGRs lésées qui est restaurée en présence du siREDD2. Par ailleurs, des données récentes ont mis en évidence l’implication de la neuro-inflammation dans le glaucome, caractérisée par une augmentation de cytokines pro-inflammatoires dont principalement le facteur de nécrose tumorale (TNFα). Ainsi dans la deuxième étude nous avons examiné l’effet du TNF exogène sur la morphologie de l’arbre dendritique des CGRs et commencé l’étude des mécanismes moléculaires sous-jacents à ces changements. Nos résultats démontrent que l’injection de TNF recombinante dans le vitrée induit une rétraction dendritique précoce qui corrèle à une réduction de phospho-S6 suggérant l’implication de mTOR dans ces CGRs lésées. Ainsi, les études présentées dans cette thèse mettent en évidence un nouveau rôle de mTOR dans la stabilité et le maintien des dendrites de neurones rétiniennes adultes. Ces études ont aussi démontré l’effet précoce de stress direct ou indirect, c’est-à-dire l’axotomie et le TNFα respectivement sur la pathologie dendritique et sur leur effet sur la fonction neuronale.
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El marcaje de proteínas con ubiquitina, conocido como ubiquitinación, cumple diferentes funciones que incluyen la regulación de varios procesos celulares, tales como: la degradación de proteínas por medio del proteosoma, la reparación del ADN, la señalización mediada por receptores de membrana, y la endocitosis, entre otras (1). Las moléculas de ubiquitina pueden ser removidas de sus sustratos gracias a la acción de un gran grupo de proteasas, llamadas enzimas deubiquitinizantes (DUBs) (2). Las DUBs son esenciales para la manutención de la homeostasis de la ubiquitina y para la regulación del estado de ubiquitinación de diferentes sustratos. El gran número y la diversidad de DUBs descritas refleja tanto su especificidad como su utilización para regular un amplio espectro de sustratos y vías celulares. Aunque muchas DUBs han sido estudiadas a profundidad, actualmente se desconocen los sustratos y las funciones biológicas de la mayoría de ellas. En este trabajo se investigaron las funciones de las DUBs: USP19, USP4 y UCH-L1. Utilizando varias técnicas de biología molecular y celular se encontró que: i) USP19 es regulada por las ubiquitin ligasas SIAH1 y SIAH2 ii) USP19 es importante para regular HIF-1α, un factor de transcripción clave en la respuesta celular a hipoxia, iii) USP4 interactúa con el proteosoma, iv) La quimera mCherry-UCH-L1 reproduce parcialmente los fenotipos que nuestro grupo ha descrito previamente al usar otros constructos de la misma enzima, y v) UCH-L1 promueve la internalización de la bacteria Yersinia pseudotuberculosis.
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Reconstruction of bone is needed for high bone loss due to congenital deformities, trauma or neoplastic diseases. Commonly, orthopaedic surgical treatments are autologus or allogenic bone implant or prosthetic implant. A choice to the traditional approaches could be represented by tissue engineering that use cells (and/or their products) and innovative biomaterials to perform bone substitutes biologically active as an alternative to artificial devices. In the last years, there was a wide improvement in biology on stem cells potential research and in biomedical engineering through development of new biomaterials designed to resemble the physiological tissues. Tissue engineering strategies and smart materials aim together to stimulate in vivo bone regeneration. This approaches drive at restore not only structure integrity and/or function of the original tissue, but also to induce new tissue deposition in situ. An intelligent bone substitute is now designed like not only a scaffold but also as carrier of regeneration biomolecular signals. Biomimetics has helped to project new tissue engineered devices to simulate the physiological substrates architecture, such extracellular matrix (ECM), and molecular signals that drive the integration at the interface between pre-existing tissue and scaffold. Biomimetic strategies want to increase the material surface biological activity with physical modifications (topography) o chemical ones (adhesive peptides), to improve cell adhesion to material surface and possibly scaffold colonization. This study evaluated the effects of biomimetic modifications of surgical materials surface, as poly-caprolattone (PCL) and titanium on bone stem cells behaviour in a marrow experimental model in vitro. Two biomimetic strategies were analyzed; ione beam irradiation, that changes the surface roughness at the nanoscale, and surface functionalization with specific adhesive peptides or Self Assembled Monolayers (SAMs). These new concept could be a mean to improve the early (cell adhesion, spreading..) and late phases (osteoblast differentiation) of cell/substrate interactions.
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Inflammatory reactions involve a network of chemical and molecular signals that initiate and maintain host response. In inflamed tissue, immune system cells generate opioid peptides that contribute to potent analgesia by acting on specific peripheral sensory neurons. In this study, we show that opioids also modulate immune cell function in vitro and in vivo. By binding to its specific receptor, the opioid receptor-specific ligand DPDPE triggers monocyte adhesion. Integrins have a key role in this process, as adhesion is abrogated in cells treated with specific neutralizing anti-alpha5beta1 integrin mAb. We found that DPDPE-triggered monocyte adhesion requires PI3Kgamma activation and involves Src kinases, the guanine nucleotide exchange factor Vav-1, and the small GTPase Rac1. DPDPE also induces adhesion of pertussis toxin-treated cells, indicating involvement of G proteins other than Gi. These data show that opioids have important implications in regulating leukocyte trafficking, adding a new function to their known effects as immune response modulators.
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Lumbar discectomy is the surgical procedure most frequently performed for patients suffering from low back pain and sciatica. Disc herniation as a consequence of degenerative or traumatic processes is commonly encountered as the underlying cause for the painful condition. While discectomy provides favourable outcome in a majority of cases, there are conditions where unmet requirements exist in terms of treatment, such as large disc protrusions with minimal disc degeneration; in these cases, the high rate of recurrent disc herniation after discectomy is a prevalent problem. An effective biological annular repair could improve the surgical outcome in patients with contained disc herniations but otherwise minor degenerative changes. An attractive approach is a tissue-engineered implant that will enable/stimulate the repair of the ruptured annulus. The strategy is to develop three-dimensional scaffolds and activate them by seeding cells or by incorporating molecular signals that enable new matrix synthesis at the defect site, while the biomaterial provides immediate closure of the defect and maintains the mechanical properties of the disc. This review is structured into (1) introduction, (2) clinical problems, current treatment options and needs, (3) biomechanical demands, (4) cellular and extracellular components, (5) biomaterials for delivery, scaffolding and support, (6) pre-clinical models for evaluation of newly developed cell- and material-based therapies, and (7) conclusions. This article highlights that an interdisciplinary approach is necessary for successful development of new clinical methods for annulus fibrosus repair. This will benefit from a close collaboration between research groups with expertise in all areas addressed in this review.
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Studies to elucidate the function of vitamin D have demonstrated an important role in regulating bone-related cells, including osteoblasts and osteoclasts. A seemingly paradoxical observation is that 1,25(OH)$\sb2$D$\sb3$, the active metabolite of vitamin D, stimulates bone resorption, yet regulates transcription of genes expressed by osteoblasts. One mechanism that could explain these actions is the upregulation of transcription of osteoblast-specific genes. These gene products could then act as effectors to influence osteoclastic activity. We hypothesized that molecular signals could be deposited directly into the mineralized matrix in the form of noncollagenous proteins, such as osteopontin (OPN). The structure, biosynthesis and localization of OPN suggest that it could function to mediate the molecular "cross talk" between osteoblasts and osteoclasts in response to 1,25(OH)$\sb2$D$\sb3$. To begin to address this hypothesis, elucidation of the molecular mechanisms of action involved in the transactivation of OPN by 1,25(OH)$\sb2$D$\sb3$ is essential.^ In the present study, the rat opn gene was isolated and characterized. Functional analysis by transient transfection of the 5$\sp\prime$ flanking sequences of the rat opn gene fused to the luciferase gene demonstrated that OPN is transcriptionally upregulated by 1,25(OH)$\sb2$D$\sb3$, mediated through two vitamin D response elements (VDRE). Both proximal and distal VDREs are structurally similar (two imperfect direct repeats separated by a 3 nucleotide spacer) and bind protein complexes that include the VDR and retinoid-X receptor (RXR). Isolated VDRE expression constructs produce functional activity of equivalent magnitude of responsiveness to 1,25(OH)$\sb2$D$\sb3$. However, expression constructs containing either VDRE and at least 200 bp of 5$\sp\prime$ and 3$\sp\prime$ flanking sequence demonstrated that the distal VDRE produces an amplitude of response significantly higher than the proximal VDRE. We conclude that the transcriptional upregulation of the opn gene by 1,25(OH)$\sb2$D$\sb3$ involves the transactivation of two VDREs, while maximal responsiveness requires interaction of the VDREs with additional cis-elements contained in the 5$\sp\prime$ sequence. ^