903 resultados para Polycomb proteins
Control of fertilization-independent endosperm development by the MEDEA polycomb gene in Arabidopsis
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Higher plant reproduction is unique because two cells are fertilized in the haploid female gametophyte. Egg and sperm nuclei fuse to form the embryo. A second sperm nucleus fuses with the central cell nucleus that replicates to generate the endosperm, a tissue that supports embryo development. To understand mechanisms that initiate reproduction, we isolated a mutation in Arabidopsis, f644, that allows for replication of the central cell and subsequent endosperm development without fertilization. When mutant f644 egg and central cells are fertilized by wild-type sperm, embryo development is inhibited, and endosperm is overproduced. By using a map-based strategy, we cloned and sequenced the F644 gene and showed that it encodes a SET-domain polycomb protein. Subsequently, we found that F644 is identical to MEDEA (MEA), a gene whose maternal-derived allele is required for embryogenesis [Grossniklaus, U., Vielle-Calzada, J.-P., Hoeppner, M. A. & Gagliano, W. B. (1998) Science 280, 446–450]. Together, these results reveal functions for plant polycomb proteins in the suppression of central cell proliferation and endosperm development. We discuss models to explain how polycomb proteins function to suppress endosperm and promote embryo development.
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L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.
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L’ubiquitination, une modification post-traductionnelle importante pour le contrôle de nombreux processus cellulaires, est une réaction réversible. La réaction inverse, nommée déubiquitination est catalysée par les déubiquitinases (DUB). Nous nous sommes intéressés dans nos travaux à étudier l’ubiquitination de l’histone H2A (H2Aub), au niveau des résidus lysines 118 et 119 (K118/K119), une marque épigénétique impliquée dans la régulation de la prolifération cellulaire et la réparation de l’ADN. Le régulateur transcriptionnel BAP1, une déubiquitinase nucléaire, a été initialement identifié pour sa capacité à promouvoir la fonction suppressive de tumeurs de BRCA1. BAP1 forme un complexe multi-protéique avec plusieurs facteurs transcriptionnels et sa fonction principale est la déubiquitination de H2Aub. Plusieurs études ont démontré que BAP1 est un gène suppresseur de tumeurs majeur et qu’il est largement muté et inactivé dans une multitude de cancers. En effet, BAP1 émerge comme étant la DUB la plus mutée au niveau des cancers. Cependant, le ou les mécanismes d’action et de régulation du complexe BAP1 restent très peu connus. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la caractérisation moléculaire et fonctionnelle des partenaires protéiques de BAP1. De manière significative nous avons caractérisé un mécanisme unique de régulation entre deux composants majeurs du complexe BAP1 à savoir, HCF-1 et OGT. En effet, nous avons démontré que HCF-1 est requis pour maintenir le niveau protéique de OGT et que cette dernière est indispensable pour la maturation protéolytique de HCF-1 en promouvant son clivage par O-GlcNAcylation, une signalisation cellulaire nécessaire au bon fonctionnement de HCF-1. Également, nous avons découvert un nouveau mécanisme de régulation de BAP1 par l’ubiquitine ligase atypique UBE2O. En effet, UBE2O agit comme un régulateur négatif de BAP1 puisque l’ubiquitination de ce dernier induit sa séquestration dans le cytoplasme et l’inhibition de sa fonction suppressive de tumeurs. D’autre part nous nous sommes penchés sur la caractérisation de l’association de BAP1 avec deux facteurs de la famille des protéines Polycombes nommés ASXL1 et ASXL2 (ASXL1/2). Nous avons investigué le rôle de BAP1/ASXL1/2, particulièrement dans les mécanismes de déubiquitination et suppression de tumeurs. Nous avons démontré que BAP1 interagit directement iii via son domaine C-terminale avec le même domaine ASXM de ASXL1/2 formant ainsi deux complexes mutuellement exclusifs indispensables pour induire l’activité déubiquitinase de BAP1. De manière significative, ASXM s’associe avec BAP1 pour créer un nouveau domaine composite de liaison à l’ubiquitine. Ces interactions BAP1/ASXL1/2 régulent la progression harmonieuse du cycle cellulaire. De plus, la surexpression de BAP1 et de ASXL2 au niveau des fibroblastes induit la sénescence de manière dépendante de leurs interactions. D’autre part, nous avons identifié des mutations de cancers au niveau de BAP1 le rendant incapable de lier ASXL1/2, d’exercer sa fonction d’autodéubiquitination et de ce fait d’agir comme suppresseur de tumeurs. Ainsi nous avons révélé un lien étroit entre le gène suppresseur de tumeurs BAP1, son activité déubiquitinase et le contrôle de la prolifération cellulaire.
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Le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur cérébrale la plus commune et létale chez l’adulte. Malgré les avancés fulgurantes dans la dernière décennie au niveau des thérapies contre le cancer, le pronostique reste inchangé. Le manque de spécificité des traitements est la cause première de la récurrence de cette tumeur. Une meilleure compréhension au niveau des mécanismes moléculaires et biologiques de cette tumeur est impérative. La découverte des cellules souches cancéreuses (CD133+) au niveau du GBM offre une nouvelle opportunité thérapeutique contre cette tumeur. Effectivement, les cellules CD133+ seraient responsables de l’établissement, le maintien et la progression du GBM. De plus, elles sont également la cause de la résistance du GBM faces aux traitements de radiothérapies. Ces cellules représentent une cible de choix dans le but d’éradiquer le GBM. L’oncogène BMI1 a été associé à plusieurs types de tumeurs et est également essentielle au maintien de différentes populations de cellules souches normales et cancéreuses. Une forte expression de BMI1 est observée au niveau du GBM et plus précisément, un enrichissement préférentiel de cette protéine est noté au niveau des cellules CD133+. L’objectif principal de cette thèse est d’évaluer le rôle potentiel de BMI1 dans le maintien et la radiorésistance des cellules souches cancéreuses (CSC), CD133+ du GBM. La fonction principale de BMI1 est la régulation négative du locus INK4A/ARF. Ce locus est impliqué dans l’activation de deux voies majeurs anti-tumorales : P53 et RB. Or, la perte de BMI1 induit in vitro une diminution des capacités prolifératives, une augmentation de la différentiation et de l’apoptose, ainsi qu’une augmentation de la radiosensibilité des CSC du GBM indépendamment de la présence du locus INK4A/ARF. Effectivement, deux tumeurs sur trois possèdent une délétion de ce locus, ce qui suggère que BMI1 possède d’autre(s) cible(s) transcriptionnelle(s). Parmi ces nouvelles cibles ont retrouve la protéine P21, un régulateur négatif du cycle cellulaire. De plus, la perte de BMI1 inhibe l’établissement d’une tumeur cérébrale lors d’études de xénogreffe chez la souris NOD/SCID. Également, une nouvelle fonction de BMI1 indépendante de son activité transcriptionnel a été démontrée. Effectivement, suite à l’induction d’un bris double brin (BDB) de l’ADN, BMI1 est rapidement recruté au niveau de la lésion et influence le recrutement des protéines de reconnaissance du dommage à l’ADN. La perte de BMI1 mène à un défaut au niveau de la reconnaissance et la réparation de l’ADN, alors que sa surexpression induit plutôt une augmentation de ces mécanismes et procure une radiorésistance. Ces résultats décrivent pour la première fois l’importance de BMI1 au niveau du maintien, de l’auto-renouvellement et la radiorésistance des CSC du GBM. Ainsi, ces travaux démontrent que la protéine BMI1 représente une cible thérapeutique de choix dans le but d’éradiquer le GBM, une tumeur cérébrale létale.
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La démence d'Alzheimer est une maladie neurodégénérative caractérisée par une perte progressive et irreversible des fonctions cognitives et des compétences intellectuelles. La maladie d’Alzheimer se présente sous deux formes: la forme familiale ou précoce (EOAD) qui représente 5% des cas et elle est liée à des mutations génétiques affectant le métabolisme des peptides amyloïde; et la forme tardive ou sporadique (LOAD) qui représente 95% des cas mais son étiologie est encore mal définie. Cependant, le vieillissement reste le principal facteur de risque pour développer LOAD. Les changements épigénétiques impliquant des modifications des histones jouent un rôle crucial dans les maladies neurodégénératives et le vieillissement lié à l'âge. Des données récentes ont décrit LOAD comme un désordre de l'épigénome et ont associé ce trouble à l'instabilité génomique. Les protéines Polycomb sont des modificateurs épigénétiques qui induisent le remodelage de la chromatine et la répression des gènes à l'hétérochromatine facultative. Nous rapportons que les souris hétérozygotes pour une protéine Polycomb développent avec l'âge un trouble neurologique ressemblant à LOAD caractérisé par l’altération des fonctions cognitives, la phosphorylation de la protéine tau, l'accumulation des peptides amyloïde, et le dysfonctionnement synaptique. Ce phénotype pathologique est précédé par la décondensation de l’hétérochromatine neuronale et l'activation de la réponse aux dommages à l'ADN. Parallèlement, une réduction d’expression de polycomb, malformations de l'hétérochromatine neuronale, et l'accumulation de dommages à l'ADN étaient également présents dans les cerveaux de patients LOAD. Remarquablement, les dommages de l'ADN ne sont pas distribués de façon aléatoire sur le génome mais sont enrichis au niveau des séquences répétitives. Les conclusions présentées dans cette thèse ont identifié des modifications épigénétiques spécifiques qui conduisent à une instabilité génomique aberrante menant à la formation de LOAD. Ces résultats vont aider au développement de nouveaux traitements qui peuvent potentiellement ralentir la neurodégénérescence.
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The ALL-1 gene was discovered by virtue of its involvement in human acute leukemia. Its Drosophila homolog trithorax (trx) is a member of the trx-Polycomb gene family, which maintains correct spatial expression of the Antennapedia and bithorax complexes during embryogenesis. The C-terminal SET domain of ALL-1 and TRITHORAX (TRX) is a 150-aa motif, highly conserved during evolution. We performed yeast two hybrid screening of Drosophila cDNA library and detected interaction between a TRX polypeptide spanning SET and the SNR1 protein. SNR1 is a product of snr1, which is classified as a trx group gene. We found parallel interaction in yeast between the SET domain of ALL-1 and the human homolog of SNR1, INI1 (hSNF5). These results were confirmed by in vitro binding studies and by demonstrating coimmunoprecipitation of the proteins from cultured cells and/or transgenic flies. Epitope-tagged SNR1 was detected at discrete sites on larval salivary gland polytene chromosomes, and these sites colocalized with around one-half of TRX binding sites. Because SNR1 and INI1 are constituents of the SWI/SNF complex, which acts to remodel chromatin and consequently to activate transcription, the interactions we observed suggest a mechanism by which the SWI/SNF complex is recruited to ALL-1/trx targets through physical interactions between the C-terminal domains of ALL-1 and TRX and INI1/SNR1.
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Control of cell identity during development is specified in large part by the unique expression patterns of multiple homeobox-containing (Hox) genes in specific segments of an embryo. Trithorax and Polycomb-group (Trx-G and Pc-G) proteins in Drosophila maintain Hox expression or repression, respectively. Mixed lineage leukemia (MLL) is frequently involved in chromosomal translocations associated with acute leukemia and is the one established mammalian homologue of Trx. Bmi-1 was first identified as a collaborator in c-myc-induced murine lymphomagenesis and is homologous to the Drosophila Pc-G member Posterior sex combs. Here, we note the axial-skeletal transformations and altered Hox expression patterns of Mll-deficient and Bmi-1-deficient mice were normalized when both Mll and Bmi-1 were deleted, demonstrating their antagonistic role in determining segmental identity. Embryonic fibroblasts from Mll-deficient compared with Bmi-1-deficient mice demonstrate reciprocal regulation of Hox genes as well as an integrated Hoxc8-lacZ reporter construct. Reexpression of MLL was able to overcome repression, rescuing expression of Hoxc8-lacZ in Mll-deficient cells. Consistent with this, MLL and BMI-I display discrete subnuclear colocalization. Although Drosophila Pc-G and Trx-G members have been shown to maintain a previously established transcriptional pattern, we demonstrate that MLL can also dynamically regulate a target Hox gene.
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The E2F transcription factors play a key role in the regulation of cellular proliferation and terminal differentiation. E2F6 is the most recently identified and the least well understood member of the E2F family. It is only distantly related to the other E2Fs and lacks the sequences responsible for both transactivation and binding to the retinoblastoma protein. Consistent with this finding, E2F6 can behave as a dominant negative inhibitor of the other E2F family members. In this study, we continue to investigate the possible role(s) of E2F6 in vivo. We report the isolation of RYBP, a recently identified member of the mammalian polycomb complex, as an E2F6-interacting protein. Mapping studies indicate that RYBP binds within the known “repression domain” of E2F6. Moreover, we demonstrate that endogenous E2F6 and polycomb group proteins, including RYBP, Ring1, MEL-18, mph1, and the oncoprotein Bmi1, associate with one another. These findings suggest that the biological properties of E2F6 are mediated through its ability to recruit the polycomb transcriptional repressor complex.
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The Caenorhabditis elegans maternal-effect sterile genes, mes-2, mes-3, mes-4, and mes-6, encode nuclear proteins that are essential for germ-line development. They are thought to be involved in a common process because their mutant phenotypes are similar. MES-2 and MES-6 are homologs of Enhancer of zeste and extra sex combs, both members of the Polycomb group of chromatin regulators in insects and vertebrates. MES-3 is a novel protein, and MES-4 is a SET-domain protein. To investigate whether the MES proteins interact and likely function as a complex, we performed biochemical analyses on C. elegans embryo extracts. Results of immunoprecipitation experiments indicate that MES-2, MES-3, and MES-6 are associated in a complex and that MES-4 is not associated with this complex. Based on in vitro binding assays, MES-2 and MES-6 interact directly, via the amino terminal portion of MES-2. Sucrose density gradient fractionation and gel filtration chromatography were performed to determine the Stokes radius and sedimentation coefficient of the MES-2/MES-3/MES-6 complex. Based on those two values, we estimate that the molecular mass of the complex is ≈255 kDa, close to the sum of the three known components. Our results suggest that the two C. elegans Polycomb group homologs (MES-2 and MES-6) associate with a novel partner (MES-3) to regulate germ-line development in C. elegans.
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Xanthomonas citri subsp. citri (X. citri) is the causative agent of the citrus canker, a disease that affects several citrus plants in Brazil and across the world. Although many studies have demonstrated the importance of genes for infection and pathogenesis in this bacterium, there are no data related to phosphate uptake and assimilation pathways. To identify the proteins that are involved in the phosphate response, we performed a proteomic analysis of X. citri extracts after growth in three culture media with different phosphate concentrations. Using mass spectrometry and bioinformatics analysis, we showed that X. citri conserved orthologous genes from Pho regulon in Escherichia coli, including the two-component system PhoR/PhoB, ATP binding cassette (ABC transporter) Pst for phosphate uptake, and the alkaline phosphatase PhoA. Analysis performed under phosphate starvation provided evidence of the relevance of the Pst system for phosphate uptake, as well as both periplasmic binding proteins, PhoX and PstS, which were formed in high abundance. The results from this study are the first evidence of the Pho regulon activation in X. citri and bring new insights for studies related to the bacterial metabolism and physiology. Biological significance Using proteomics and bioinformatics analysis we showed for the first time that the phytopathogenic bacterium X. citri conserves a set of proteins that belong to the Pho regulon, which are induced during phosphate starvation. The most relevant in terms of conservation and up-regulation were the periplasmic-binding proteins PstS and PhoX from the ABC transporter PstSBAC for phosphate, the two-component system composed by PhoR/PhoB and the alkaline phosphatase PhoA.
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Understanding the molecular mechanisms of oral carcinogenesis will yield important advances in diagnostics, prognostics, effective treatment, and outcome of oral cancer. Hence, in this study we have investigated the proteomic and peptidomic profiles by combining an orthotopic murine model of oral squamous cell carcinoma (OSCC), mass spectrometry-based proteomics and biological network analysis. Our results indicated the up-regulation of proteins involved in actin cytoskeleton organization and cell-cell junction assembly events and their expression was validated in human OSCC tissues. In addition, the functional relevance of talin-1 in OSCC adhesion, migration and invasion was demonstrated. Taken together, this study identified specific processes deregulated in oral cancer and provided novel refined OSCC-targeting molecules.
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Congenital muscular dystrophy with laminin α2 chain deficiency (MDC1A) is one of the most severe forms of muscular disease and is characterized by severe muscle weakness and delayed motor milestones. The genetic basis of MDC1A is well known, yet the secondary mechanisms ultimately leading to muscle degeneration and subsequent connective tissue infiltration are not fully understood. In order to obtain new insights into the molecular mechanisms underlying MDC1A, we performed a comparative proteomic analysis of affected muscles (diaphragm and gastrocnemius) from laminin α2 chain-deficient dy(3K)/dy(3K) mice, using multidimensional protein identification technology combined with tandem mass tags. Out of the approximately 700 identified proteins, 113 and 101 proteins, respectively, were differentially expressed in the diseased gastrocnemius and diaphragm muscles compared with normal muscles. A large portion of these proteins are involved in different metabolic processes, bind calcium, or are expressed in the extracellular matrix. Our findings suggest that metabolic alterations and calcium dysregulation could be novel mechanisms that underlie MDC1A and might be targets that should be explored for therapy. Also, detailed knowledge of the composition of fibrotic tissue, rich in extracellular matrix proteins, in laminin α2 chain-deficient muscle might help in the design of future anti-fibrotic treatments. All MS data have been deposited in the ProteomeXchange with identifier PXD000978 (http://proteomecentral.proteomexchange.org/dataset/PXD000978).
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This work describes the evaluation of metals and (metallo)proteins in vitreous humor samples and their correlations with some biological aspects in different post-mortem intervals (1-7 days), taking into account both decomposing and non-decomposing bodies. After qualitative evaluation of the samples involving 26 elements, representative metal ions (Fe, Mg and Mo) are determined by inductively coupled plasma mass spectrometry after using mini-vial decomposition system for sample preparation. A significant trend for Fe is found with post-mortem time for decomposing bodies because of a significant increase of iron concentration when comparing samples from bodies presenting 3 and 7 days post-mortem interval. An important clue to elucidate the role of metals is the coupling of liquid chromatography with inductively coupled plasma mass spectrometry for identification of metals linked to proteins, as well as mass spectrometry for the identification of those proteins involved in the post-mortem interval.
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Mitochondria are involved in energy supply, signaling, cell death and cellular differentiation and have been implicated in several human diseases. Neks (NIMA-related kinases) represent a family of mammal protein kinases that play essential roles in cell-cycle progression, but other functions have recently been related. A yeast two-hybrid (Y2H) screen was performed to identify and characterize Nek5 interaction partners and the mitochondrial proteins Cox11, MTX-2 and BCLAF1 were retrieved. Apoptosis assay showed protective effects of stable hNek5 expression from Hek293-T's cell death after thapsigargin treatment (2μM). Nek5 silenced cells as well as cells expressing a kinase dead version of Nek5, displayed an increase in ROS formation after 4h of thapsigargin treatment. Mitochondrial respiratory chain activity was found decreased upon stable hNek5expression. Cells silenced for hNek5 on the other hand presented 1.7 fold increased basal rates of respiration, especially at the electrons transfer steps from TMPD to cytochrome c and at the complex II. In conclusion, our data suggest for the first time mitochondrial localization and functions for Nek5 and its participation in cell death and cell respiration regulation. Stable expression of hNek5 in Hek293T cells resulted in enhanced cell viability, decreased cell death and drug resistance, while depletion of hNek5by shRNA overcame cancer cell drug resistance and induced apoptosis in vitro. Stable expression of hNek5 also inhibits thapsigargin promoted apoptosis and the respiratory chain complex IV in HEK293T cells.
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Autophagy is an important process that regulates cellular homeostasis by degrading dysfunctional proteins, organelles and lipids. In this study, the hypothesis that obesity could lead to impairment in hypothalamic autophagy in mice was evaluated by examining the hypothalamic distribution and content of autophagic proteins in animal with obesity induced by 8 or 16 weeks high fat diet to induce obesity and in response to intracerebroventricular injections of palmitic acid. The results showed that chronic exposure to a high fat diet leads to an increased expression of inflammatory markers and downregulation of autophagic proteins. In obese mice, autophagic induction leads to the downregulation of proteins, such as JNK and Bax, which are involved in the stress pathways. In neuron cell- line, palmitate has a direct effect on autophagy even without inflammatory activity. Understanding the cellular and molecular bases of overnutrition is essential for identifying new diagnostic and therapeutic targets for obesity.