A Ds insertion alters the nuclear localization of the maize transcriptional activator R.

The R-sc gene of maize is a member of the R gene family of transcriptional activators that regulate anthocyanin biosynthesis. A derivative of R-sc, r-m9 conditions a reduced level of aleurone pigmentation due to the presence of a 2.1-kb Ds insertion near the 3' end of the coding region. Excision of Ds from r-m9 leaves a 7-bp insertion in the darker but still mutant v24 derivative. Both the 7-bp insertion in v24 and the 2.1-kb Ds in r-m9 are predicted to truncate their respective R proteins proximal to the carboxyl terminus, which was shown previously to contain one of three nuclear localization sequences. We find that the reduced expression of r-m9 and v24 are not due to mRNA or protein instability, but most likely reflect the inefficient localization of truncated R proteins to the nucleus. To our knowledge this is the first example of a transposable element insertion that alters gene expression by affecting nuclear localization. In addition, our data indicate that the carboxyl terminus of the R protein is far more important than previously suspected and illustrates the utility of natural mutations for defining functional domains in proteins.

New insights into the regulatory mechanisms of the NALP3 inflammasome

Résumé : Les vertébrés ont recours au système immunitaire inné et adaptatif pour combattre les pathogènes. La découverte des récepteurs Toll, il y a dix ans, a fortement augmenté l'intérêt porté à l'immunité innée. Depuis lors, des récepteurs intracellulaires tels que les membres de la famille RIG-like helicase (RLHs) et NOD-like receptor (NLRs) ont été décrits pour leur rôle dans la détection des pathogènes. L'interleukine-1 beta (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire qui est synthétisée sous forme de précurseur, la proIL-1β. La proIL-1β requiert d'être clivée par la caspase-1 pour devenir active. La caspase-1 est elle-même activée par un complexe appelé inflammasome qui peut être formé par divers membres de la famille NLR. Plusieurs inflammasomes ont été décrits tels que le NALP3 inflammasome ou l'IPAF inflammasome. Dans cette étude nous avons identifié la co-chaperone SGT1 et la chaperone HSP90 comme partenaires d'interaction de NALP3. Ces deux protéines sont bien connues chez les plantes pour leurs rôles dans la régulation des gènes de résistance (gène R) qui sont structurellement apparentés à la famille NLR. Nous avons pu montrer que SGT1 et HSP90 jouent un rôle similaire dans la régulation de NALP3 et des protéines R. En effet, nous avons démontré que les deux protéines sont nécessaires pour l'activité du NALP3 inflammasome. De plus, la HSP90 est également requise pour la stabilité de NALP3. En se basant sur ces observations, nous avons proposé un modèle dans lequel SGT1 et HSP90 maintiennent NALP3 inactif mais prêt à percevoir un ligand activateur qui initierait la cascade inflammatoire. Nous avons également montré une interaction entre SGT1 et HSP90 avec plusieurs NLRs. Cette observation suggère qu'un mécanisme similaire pourrait être impliqué dans la régulation des membres de la famille des NLRs. Ces dernières années, plusieurs PAMPs mais également des DAMPs ont été identifiés comme activateurs du NALP3 inflammasome. Dans la seconde partie de cette étude, nous avons identifié la réponse au stress du réticulum endoplasmique (RE) comme nouvel activateur du NALP3 inflammasome. Cette réponse est initiée lors de l'accumulation dans le réticulum endoplasmique de protéines ayant une mauvaise conformation ce qui conduit, en autre, à l'arrêt de la synthèse de nouvelles protéines ainsi qu'une augmentation de la dégradation des protéines. Les mécanismes par lesquels la réponse du réticulum endoplasmique induit l'activation du NALP3 inflammasome doivent encore être déterminés. Summary : Vertebrates rely on the adaptive and the innate immune systems to fight pathogens. Awarness of the importance of the innate system increased with the identification of Toll-like receptors a decade ago. Since then, intracellular receptors such as the RIG-like helicase (RLH) and the NOD-like receptor (NLR) families have been described for their role in the recognition of microbes. Interleukin- 1ß (IL-1ß) is a key mediator of inflammation. This proinflammatory cytokine is synthesised as an inactive precursor that requires processing by caspase-1 to become active. Caspase-1 is, itself, activated in a complex termed the inflammasome that can be formed by members of the NLR family. Various inflammasome complexes have been described such as the IPAF and the NALP3 inflammasome. In this study, we have identified the co-chaperone SGT1 and the chaperone HSP90 as interacting partners of NALP3. SGT1 and HSP90 are both known for their role in the activity of plant resistance proteins (R proteins) which are structurally related to the NLR family. We have shown that HSP90 and SGT1 play a similar role in the regulation of NALP3 and in the regulation of plant R proteins. Indeed, we demonstrated that both HSP90 and SGT1 are essential for the activity of the NALP3 inflammasome complex. In addition, HSP90 is required for the stability of NALP3. Based on these observations, we have proposed a model in which SGT1 and HSP90 maintain NALP3 in an inactive but signaling-competent state, ready to receive an activating ligand that induces the inflammatory cascade. An interaction between several NLR members, SGTI and HSP90 was also shown, suggesting that similar mechanisms could be involved in the regulation of other NLRs. Several pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) but also danger associated molecular patterns (DAMPs) have been identified as NALP3 activators. In the second part of this study, we have identified the ER stress response as a new NALP3 activator. The ER stress response is activated upon the accumulation of unfolded protein in the endoplasmic reticulum and results in a block in protein synthesis and increased protein degradation. The mechanisms of ER stress-mediated NALP3 activation remain to be determined.

Multiple avirulence paralogues in cereal powdery mildew fungi may contribute to parasite fitness and defeat of plant resistance

Powdery mildews, obligate biotrophic fungal parasites on a wide range of important crops, can be controlled by plant resistance (R) genes, but these are rapidly overcome by parasite mutants evading recognition. It is unknown how this rapid evolution occurs without apparent loss of parasite fitness. R proteins recognize avirulence (AVR) molecules from parasites in a gene-for-gene manner and trigger defense responses. We identify AVRa10 and AVRk1 of barley powdery mildew fungus, Blumeria graminis f sp hordei (Bgh), and show that they induce both cell death and naccessibility when transiently expressed in Mla10 and Mlk1 barley (Hordeum vulgare) varieties, respectively. In contrast with other reported fungal AVR genes, AVRa10 and AVRk1 encode proteins that lack secretion signal peptides and enhance infection success on susceptible host plant cells. AVRa10 and AVRk1 belong to a large family with mayor que30 paralogues in the genome of Bgh, and homologous sequences are present in other formae speciales of the fungus infecting other grasses. Our findings imply that the mildew fungus has a repertoire of AVR genes, which may function as effectors and contribute to parasite virulence. Multiple copies of related but distinct AVR effector paralogues might enable populations of Bgh to rapidly overcome host R genes while maintaining virulence.

Genetic complexity of pathogen perception by plants: The example of Rcr3, a tomato gene required specifically by Cf-2

Genetic analysis of plant–pathogen interactions has demonstrated that resistance to infection is often determined by the interaction of dominant plant resistance (R) genes and dominant pathogen-encoded avirulence (Avr) genes. It was postulated that R genes encode receptors for Avr determinants. A large number of R genes and their cognate Avr genes have now been analyzed at the molecular level. R gene loci are extremely polymorphic, particularly in sequences encoding amino acids of the leucine-rich repeat motif. A major challenge is to determine how Avr perception by R proteins triggers the plant defense response. Mutational analysis has identified several genes required for the function of specific R proteins. Here we report the identification of Rcr3, a tomato gene required specifically for Cf-2-mediated resistance. We propose that Avr products interact with host proteins to promote disease, and that R proteins “guard” these host components and initiate Avr-dependent plant defense responses.

RecA protein promotes the regression of stalled replication forks in vitro

Replication forks are halted by many types of DNA damage. At the site of a leading-strand DNA lesion, forks may stall and leave the lesion in a single-strand gap. Fork regression is the first step in several proposed pathways that permit repair without generating a double-strand break. Using model DNA substrates designed to mimic one of the known structures of a fork stalled at a leading-strand lesion, we show here that RecA protein of Escherichia coli will promote a fork regression reaction in vitro. The regression process exhibits an absolute requirement for ATP hydrolysis and is enhanced when dATP replaces ATP. The reaction is not affected by the inclusion of the RecO and R proteins. We present this reaction as one of several potential RecA protein roles in the repair of stalled and/or collapsed replication forks in bacteria.

Comparison of the defensive elicitation activity of cerato-populin and cerato-platanin: a structural model

Plants can defend themselves from potential pathogenic microorganisms relying on a complex interplay of signaling pathways: activation of the MAPK cascade, transcription of defense related genes, production of reactive oxygen species, nitric oxide and synthesis of other defensive compounds such as phytoalexins. These events are triggered by the recognition of pathogen’s effectors (effector-triggered immunity) or PAMPs (PAMP-triggered immunity). The Cerato Platanin Family (CPF) members are Cys-rich proteins secreted and localized on fungal cell walls, involved in several aspects of fungal development and pathogen-host interactions. Although more than hundred genes of the CPF have been identified and analyzed, the structural and functional characterization of the expressed proteins has been restricted only to few members of the family. Interestingly, those proteins have been shown to bind chitin with diverse affinity and after foliar treatment they elicit defensive mechanisms in host and non-host plants. This property turns cerato platanins into interesting candidates, worth to be studied to develop new fungal elicitors with applications in sustainable agriculture. This study focus on cerato-platanin (CP), core member of the family and on the orthologous cerato-populin (Pop1). The latter shows an identity of 62% and an overall homology of 73% with respect to CP. Both proteins are able to induce MAPKs phosphorylation, production of reactive oxygen species and nitric oxide, overexpression of defense’s related genes, programmed cell death and synthesis of phytoalexins. CP, however, when compared to Pop1, induces a faster response and, in some cases, a stronger activity on plane leaves. Aim of the present research is to verify if the dissimilarities observed in the defense elicitation activity of these proteins can be associated to their structural and dynamic features. Taking advantage of the available CP NMR structure, Pop1’s 3D one was obtained by homology modeling. Experimental residual dipolar couplings and 1H, 15N, 13C resonance assignments were used to validate the model. Previous works on CPF members, addressed the highly conserved random coil regions (loops b1-b2 and b2-b3) as sufficient and necessary to induce necrosis in plants’ leaves: that region was investigated in both Pop1 and CP. In the two proteins the loops differ, in their primary sequence, for few mutations and an insertion with a consequent diversification of the proteins’ electrostatic surface. A set of 2D and 3D NMR experiments was performed to characterize both the spatial arrangement and the dynamic features of the loops. NOE data revealed a more extended network of interactions between the loops in Pop1 than in CP. In addition, in Pop1 we identified a salt bridge Lys25/Asp52 and a strong hydrophobic interaction between Phe26/Trp53. These structural features were expected not only to affect the loops’ spatial arrangement, but also to reduce the degree of their conformational freedom. Relaxation data and the order parameter S2 indeed highlighted reduced flexibility, in particular for loop b1-b2 of Pop1. In vitro NMR experiments, where Pop1 and CP were titrated with oligosaccharides, supported the hypothesis that the loops structural and dynamic differences may be responsible for the different chitin-binding properties of the two proteins: CP selectively binds tetramers of chitin in a shallow groove on one side of the barrel defined by loops b1-b2, b2-b3 and b4-b5, Pop1, instead, interacts in a non-specific fashion with oligosaccharides. Because the region involved in chitin-binding is also responsible for the defense elicitation activity, possibly being recognized by plant's receptors, it is reasonable to expect that those structural and dynamic modifications may also justify the different extent of defense elicitation. To test that hypothesis, the initial steps of a protocol aimed to the identify a receptor for CP, in silico, are presented.

Direct protein interaction underlies gene-for-gene specificity and coevolution of the flax resistance genes and flax rust avirulence genes

Plant resistance proteins (R proteins) recognize corresponding pathogen avirulence (Avr) proteins either indirectly through detection of changes in their host protein targets or through direct R-Avr protein interaction. Although indirect recognition imposes selection against Avr effector function, pathogen effector molecules recognized through direct interaction may overcome resistance through sequence diversification rather than loss of function. Here we show that the flax rust fungus AvrLS67 genes, whose products are recognized by the L5, L6, and L7 R proteins of flax, are highly diverse, with 12 sequence variants identified from six rust strains. Seven AvrL567 variants derived from Avr alleles induce necrotic responses when expressed in flax plants containing corresponding resistance genes (R genes), whereas five variants from avr alleles do not. Differences in recognition specificity between AvA567 variants and evidence for diversifying selection acting on these genes suggest they have been involved in a gene-specific arms race with the corresponding flax R genes. Yeast two-hybrid assays indicate that recognition is based on direct R-Avr protein interaction and recapitulate the interaction specificity observed in planta. Biochemical analysis of Escherichia coli-produced AvrL567 proteins shows that variants that escape recognition nevertheless maintain a conserved structure and stability, suggesting that the amino acid sequence differences directly affect the R-Avr protein interaction. We suggest that direct recognition associated with high genetic diversity at corresponding R and Avr gene loci represents an alternative outcome of plant-pathogen coevolution to indirect recognition associated with simple balanced polymorphisms for functional and nonfunctional R and Avr genes.

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Conserved structural features of the synaptic fusion complex: SNARE proteins reclassified as Q- and R-SNAREs

SNARE [soluble NSF (N-ethylmaleimide-sensitive fusion protein) attachment protein receptor] proteins are essential for membrane fusion and are conserved from yeast to humans. Sequence alignments of the most conserved regions were mapped onto the recently solved crystal structure of the heterotrimeric synaptic fusion complex. The association of the four α-helices in the synaptic fusion complex structure produces highly conserved layers of interacting amino acid side chains in the center of the four-helix bundle. Mutations in these layers reduce complex stability and cause defects in membrane traffic even in distantly related SNAREs. When syntaxin-4 is modeled into the synaptic fusion complex as a replacement of syntaxin-1A, no major steric clashes arise and the most variable amino acids localize to the outer surface of the complex. We conclude that the main structural features of the neuronal complex are highly conserved during evolution. On the basis of these features we have reclassified SNARE proteins into Q-SNAREs and R-SNAREs, and we propose that fusion-competent SNARE complexes generally consist of four-helix bundles composed of three Q-SNAREs and one R-SNARE.

Integrated Proteomics Identified Up-regulated Focal Adhesion-mediated Proteins In Human Squamous Cell Carcinoma In An Orthotopic Murine Model.

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.

The expression of genes coding for distinct types of glycine-rich proteins varies according to the biology of three metastriate ticks, Rhipicephalus (Boophilus) microplus, Rhipicephalus sanguineus and Amblyomma cajennense

Background: Ticks secrete a cement cone composed of many salivary proteins, some of which are rich in the amino acid glycine in order to attach to their hosts' skin. Glycine-rich proteins (GRPs) are a large family of heterogeneous proteins that have different functions and features; noteworthy are their adhesive and tensile characteristics. These properties may be essential for successful attachment of the metastriate ticks to the host and the prolonged feeding necessary for engorgement. In this work, we analyzed Expressed Sequence Tags (ESTs) similar to GRPs from cDNA libraries constructed from salivary glands of adult female ticks representing three hard, metastriate species in order to verify if their expression correlated with biological differences such as the numbers of hosts ticks feed on during their parasitic life cycle, whether one (monoxenous parasite) or two or more (heteroxenous parasite), and the anatomy of their mouthparts, whether short (Brevirostrata) or long (Longirostrata). These ticks were the monoxenous Brevirostrata tick, Rhipicephalus (Boophilus) microplus, a heteroxenous Brevirostrata tick, Rhipicephalus sanguineus, and a heteroxenous Longirostrata tick, Amblyomma cajennense. To further investigate this relationship, we conducted phylogenetic analyses using sequences of GRPs from these ticks as well as from other species of Brevirostrata and Longirostrata ticks. Results: cDNA libraries from salivary glands of the monoxenous tick, R. microplus, contained more contigs of glycine-rich proteins than the two representatives of heteroxenous ticks, R. sanguineus and A. cajennense (33 versus, respectively, 16 and 11). Transcripts of ESTs encoding GRPs were significantly more numerous in the salivary glands of the two Brevirostrata species when compared to the number of transcripts in the Longirostrata tick. The salivary gland libraries from Brevirostrata ticks contained numerous contigs significantly similar to silks of true spiders (17 and 8 in, respectively, R. microplus and R. sanguineus), whereas the Longirostrata tick contained only 4 contigs. The phylogenetic analyses of GRPs from various species of ticks showed that distinct clades encoding proteins with different biochemical properties are represented among species according to their biology. Conclusions: We found that different species of ticks rely on different types and amounts of GRPs in order to attach and feed on their hosts. Metastriate ticks with short mouthparts express more transcripts of GRPs than a tick with long mouthparts and the tick that feeds on a single host during its life cycle contain a greater variety of these proteins than ticks that feed on several hosts.

Ticks produce highly selective chemokine binding proteins with antiinflammatory activity

Bloodsucking parasites such as ticks have evolved a wide variety of immunomodulatory proteins that are secreted in their saliva, allowing them to feed for long periods of time without being detected by the host immune system. One possible strategy used by ticks to evade the host immune response is to produce proteins that selectively bind and neutralize the chemokines that normally recruit cells of the innate immune system that protect the host from parasites. We have identified distinct cDNAs encoding novel chemokine binding proteins (CHPBs), which we have termed Evasins, using an expression cloning approach. These CHBPs have unusually stringent chemokine selectivity, differentiating them from broader spectrum viral CHBPs. Evasin-1 binds to CCL3, CCL4, and CCL18; Evasin-3 binds to CXCL8 and CXCL1; and Evasin-4 binds to CCL5 and CCL11. We report the characterization of Evasin-1 and -3, which are unrelated in primary sequence and tertiary structure, and reveal novel folds. Administration of recombinant Evasin-1 and - 3 in animal models of disease demonstrates that they have potent antiinflammatory properties. These novel CHBPs designed by nature are even smaller than the recently described single-domain antibodies (Hollinger, P., and P. J. Hudson. 2005. Nat. Biotechnol. 23: 1126-1136), and may be therapeutically useful as novel antiinflammatory agents in the future.

Identification of archaeal proteins that affect the exosome function in vitro

Background: The archaeal exosome is formed by a hexameric RNase PH ring and three RNA binding subunits and has been shown to bind and degrade RNA in vitro. Despite extensive studies on the eukaryotic exosome and on the proteins interacting with this complex, little information is yet available on the identification and function of archaeal exosome regulatory factors. Results: Here, we show that the proteins PaSBDS and PaNip7, which bind preferentially to poly-A and AU-rich RNAs, respectively, affect the Pyrococcus abyssi exosome activity in vitro. PaSBDS inhibits slightly degradation of a poly-rA substrate, while PaNip7 strongly inhibits the degradation of poly-A and poly-AU by the exosome. The exosome inhibition by PaNip7 appears to depend at least partially on its interaction with RNA, since mutants of PaNip7 that no longer bind RNA, inhibit the exosome less strongly. We also show that FITC-labeled PaNip7 associates with the exosome in the absence of substrate RNA. Conclusions: Given the high structural homology between the archaeal and eukaryotic proteins, the effect of archaeal Nip7 and SBDS on the exosome provides a model for an evolutionarily conserved exosome control mechanism.

Genome-Wide Detection of Serpentine Receptor-Like Proteins in Malaria Parasites

Serpentine receptors comprise a large family of membrane receptors distributed over diverse organisms, such as bacteria, fungi, plants and all metazoans. However, the presence of serpentine receptors in protozoan parasites is largely unknown so far. In the present study we performed a genome-wide search for proteins containing seven transmembrane domains (7TM) in the human malaria parasite Plasmodium falciparum and identified four serpentine receptor-like proteins. These proteins, denoted PfSR1, PfSR10, PfSR12 and PfSR25, show membrane topologies that resemble those exhibited by members belonging to different families of serpentine receptors. Expression of the pfsrs genes was detected by Real Time PCR in P. falciparum intraerythrocytic stages, indicating that they potentially code for functional proteins. We also found corresponding homologues for the PfSRs in five other Plasmodium species, two primate and three rodent parasites. PfSR10 and 25 are the most conserved receptors among the different species, while PfSR1 and 12 are more divergent. Interestingly, we found that PfSR10 and PfSR12 possess similarity to orphan serpentine receptors of other organisms. The identification of potential parasite membrane receptors raises a new perspective for essential aspects of malaria parasite host cell infection.