Un criblage ciblant de nouveaux facteurs impliqués dans l’assemblage mitotique des chromosomes dans le nématode C. elegans

La division cellulaire est un processus fondamental des êtres vivants. À chaque division cellulaire, le matériel génétique d'une cellule mère est dupliqué et ségrégé pour produire deux cellules filles identiques; un processus nommé la mitose. Tout d'abord, la cellule doit condenser le matériel génétique pour être en mesure de séparer mécaniquement et également le matériel génétique. Une erreur dans le niveau de compaction ou dans la dynamique de la mitose occasionne une transmission inégale du matériel génétique. Il est suggéré dans la littérature que ces phénomènes pourraient causé la transformation des cellules cancéreuses. Par contre, le mécanisme moléculaire générant la coordination des changements de haut niveau de la condensation des chromosomes est encore incompris. Dans les dernières décennies, plusieurs approches expérimentales ont identifié quelques protéines conservées dans ce processus. Pour déterminer le rôle de ces facteurs dans la compaction des chromosomes, j'ai effectué un criblage par ARNi couplé à de l'imagerie à haute-résolution en temps réel chez l'embryon de C. elegans. Grâce à cette technique, j'ai découvert sept nouvelles protéines requises pour l'assemblage des chromosomes mitotiques, incluant la Ribonucléotide réductase (RNR) et Topoisomérase II (topo-II). Dans cette thèse, je décrirai le rôle structural de topo-II dans l'assemblage des chromosomes mitotiques et ces mécanismes moléculaires. Lors de la condensation des chromosomes, topo-II agit indépendamment comme un facteur d'assemblage local menant par la suite à la formation d'un axe de condensation tout au long du chromosome. Cette localisation est à l'opposé de la position des autres facteurs connus qui sont impliqués dans la condensation des chromosomes. Ceci représente un nouveau mécanisme pour l'assemblage des chromosomes chez C. elegans. De plus, j'ai découvert un rôle non-enzymatique à la protéine RNR lors de l'assemblage des chromosomes. Lors de ce processus, RNR est impliqué dans la stabilité des nucléosomes et alors, permet la compaction de haut niveau de la chromatine. Dans cette thèse, je rapporte également des résultats préliminaires concernant d'autres nouveaux facteurs découverts lors du criblage ARNi. Le plus important est que mon analyse révèle que la déplétion des nouvelles protéines montre des phénotypes distincts, indiquant la fonction de celles-ci lors de l'assemblage des chromosomes. Somme toute, je conclus que les chromosomes en métaphase sont assemblés par trois protéines ayant des activités différentes d'échafaudage: topoisomérase II, les complexes condensines et les protéines centromériques. En conclusion, ces études prouvent le mécanisme moléculaire de certaines protéines qui contribuent à la formation des chromosomes mitotiques.

Dissection moléculaire de l’interaction de la DNA topoisomérase I avec la matrice extracellulaire et les fibroblastes

La sclérose systémique est une maladie autoimmune dont l’une des complications majeures est la fibrose. La DNA topoisomérase I (topo) est l’un des principaux autoantigènes associés à cette maladie. Toutefois, aucun lien n’a encore pu être établi entre la présence des anti-topo et le développement de la fibrose. Les travaux antérieurs du laboratoire d’accueil ont montré une interaction directe de la topo avec la surface des fibroblastes et la matrice extracellulaire. Nous avons voulu caractériser ces interactions du point de vue moléculaire. La topo a donc été exprimée sous forme de 5 fragments, déterminés à partir de ses principaux domaines structuraux et de ses épitopes majeurs, chez E. coli. Les fragments purifiés ont été analysés pour leur interaction avec l’héparine, représentant les héparane sulfates de la surface des fibroblastes, et avec des protéines purifiées de la matrice extracellulaire. Nous avons montré que le fragment topo-N est le principal responsable de l’interaction avec l’héparine, ce qui suggère donc l’implication potentielle de ce domaine dans l’interaction de la topo avec la surface des fibroblastes. Le fragment topo-DIDII est responsable de l’interaction avec la plupart des protéines de la matrice extracellulaire étudiées, alors que le fragment topo-H15 n’interagit qu’avec la vitronectine. Aucune interaction des fragments topo-DIII et topo-C n’a été décelée. Ces résultats pourront maintenant servir à mieux comprendre le rôle potentiel de la topo et des autoanticorps circulants anti-topo dans la fibrose présente chez les personnes atteintes de sclérose systémique en contribuant à l’identification de la cible de la topo sur les fibroblastes.

Implication des protéines MCM dans la réponse cellulaire aux dommages à l’ADN

Les protéines MCM (minichromosome maintenance) forment un complexe hétérohexamérique composé des protéines MCM2 à MCM7 qui possède une activité hélicase nécessaire lors de la réplication de l’ADN. Ce complexe est la cible des protéines ATM et ATR, kinases responsables de l’initiation de la réponse cellulaires aux dommages à l’ADN, pour permettre l’arrêt de la réplication lors de la détection de cassure double brin. De plus, les MCM permettent le remodelage de la chromatine par leur activité hélicase mais aussi par leur association avec une chaperone d’histone la protéine ASF1. Toutefois, la majorité des complexes MCM ne co-localisent pas avec les origines de réplication. De plus, la quantité des protéines MCM dans la cellule est nettement supérieure à la quantité requise lors de la réplication. Ces deux faits laissent présager que ce complexe hélicase pourrait jouer un second rôle. Des études effectuées au laboratoire ont démontré une augmentation de la fixation à la chromatine des protéines MCM suite au traitement avec l’étoposide, un inhibiteur de la topoisomérase II qui cause des cassures double brin. L’étude des interactions de la protéine MCM2 par spectrométrie de masse ainsi que par immunobuvardage ont démontré une augmentation de l’interaction entre la protéine MCM2 et ASF1 suite aux dommages. Ceci suggère que les protéines MCM pourraient être impliquées dans les mécanismes de réparation de l’ADN. La nature de l’interaction entre la protéine MCM2 et ASF1 a été déterminée in vitro par des immunobuvardages de type Far western et des Dot blot avec des mutants de la protéine MCM2. Des cellules U2OS-Flp-in ont été utilisées pour générer des lignées stables exprimants les protéines MCM2 à MCM7 avec une étiquette GFP ou fusionnées avec une biotine-ligase (BirA). Les cellules ont été cultivées dans du milieu SILAC et des immunoprécipitations ont été effectuées sur des cellules contrôles (R0K0), des cellules qui expriment MCM-GFP ou BirA (R6K4) non-traitées et des cellules qui expriment MCM-GFP ou BirA traitées à l’étoposide (R10K8). Les immunoprécipitations ont été analysés au spectromètre de masse pour déterminer la modulation des interactions avant et après dommages à l’ADN. Les études d’interactions in vitro ont permis d’identifier que l’interaction entre la protéine MCM2 et ASF1 se situe entre les acides aminés 81-162 sur la protéine MCM2. L’approche de spectrométrie de masse a permis d’identifier plusieurs protéines liant le complexe MCM qui sont impliquées non seulement dans la réplication de l’ADN mais aussi dans le remodelage de la chromatine. De plus, certains de ces nouveaux partenaires augmentent leur interaction avec le complexe suite à l’induction de dommages. Ces résultats suggèrent que les protéines MCM jouent un rôle dans la réorganisation de la chromatine dans les mécanismes de réparation de l’ADN.

Functional and regulatory characteristics of eukaryotic type II DNA topoisomerase

DNA topoisomerases are ubiquitous nuclear enzymes that govern the topological interconversions of DNA by transiently breaking/rejoining the phosphodiester backbone of one (type I) or both (type II) strands of the double helix. Consistent with these functions, topoisomerases play key roles in many aspects of DNA metabolism. Type II DNA topoisomerase (topo II) is vital for various nuclear processes, including DNA replication, chromosome segregation, and maintenance of chromosome structure. Topo II expression is regulated at multiple stages, including transcriptional, posttranscriptional, and posttranslational levels, by a multitude of signaling factors. Topo II is also the cellular target for a variety of clinically relevant anti-tumor drugs. Despite significant progress in our understanding of the role of topo II in diverse nuclear processes, several important aspects of topo II function, expression, and regulation are poorly understood. We have focused this review specifically on eukaryotic DNA topoisomerase II, with an emphasis on functional and regulatory characteristics.

Binding of two DNA molecules by type II topoisomerases for decatenation

Topoisomerases (topos) maintain DNA topology and influence DNA transaction processes by catalysing relaxation, supercoiling and decatenation reactions. In the cellular milieu, division of labour between different topos ensures topological homeostasis and control of central processes. In Escherichia coli, DNA gyrase is the principal enzyme that carries out negative supercoiling, while topo IV catalyses decatenation, relaxation and unknotting. DNA gyrase apparently has the daunting task of undertaking both the enzyme functions in mycobacteria, where topo IV is absent. We have shown previously that mycobacterial DNA gyrase is an efficient decatenase. Here, we demonstrate that the strong decatenation property of the enzyme is due to its ability to capture two DNA segments in trans. Topo IV, a strong dedicated decatenase of E. coli, also captures two distinct DNA molecules in a similar manner. In contrast, E. coli DNA gyrase, which is a poor decatenase, does not appear to be able to hold two different DNA molecules in a stable complex. The binding of a second DNA molecule to GyrB/ParE is inhibited by ATP and the non-hydrolysable analogue, AMPPNP, and by the substitution of a prominent positively charged residue in the GyrB N-terminal cavity, suggesting that this binding represents a potential T-segment positioned in the cavity. Thus, after the GyrA/ParC mediated initial DNA capture, GyrB/ParE would bind efficiently to a second DNA in trans to form a T-segment prior to nucleotide binding and closure of the gate during decatenation.

Evaluation of HER2, p53, bcl-2, topoisomerase II-alpha, heat shock proteins 27 and 70 in primary breast cancer and metastatic ipsilateral axillary lymph nodes.

BACKGROUND: Breast cancer is a heterogeneous disease. Predictive biological markers (BM) of responsiveness to therapy need to be identified. Evaluation of BM is mainly done at the primary site. However, in the adjuvant therapy of breast cancer, the main goal is control of micrometastases. It is still unknown whether heterogeneity in the expression of BM between the primary site and its micrometastases exists. OBJECTIVE: To evaluate the expression of some BM with potential predictive value from the primary breast cancer site and metastatic ipsilateral axillary lymph nodes. PATIENTS AND METHODS: Focality (percentage of positive cells) and intensity staining scores were evaluated for each marker. Freshly cut sections (4 microm) from embedded blocks of breast cancer fixed in formalin or bouin were put onto superfrost slides (Menzel-Gläser). Protein expression was evaluated immunohistochemically (IHC) using monoclonal antibodies against: topo II-alpha (clone KiS1, 1 microg/ml, Roche) with a trypsine pre-treatment (P); HSP27 (clone G3.1, 1/60, Biogenex), HSP70 (clone BRM.22, 1/80, Biogenex) and HER2 (clone CB11, 1/40, Novocastra; without P); p53 (clone D07, 1/750, Dako) and bcl-2 (clone 124, 1/60, Dako) with citrate buffer as P. RESULTS: Overall, the percentage of discordant marker status in the primary tumour and its metastatic lymph nodes was 2% for HER2, 6% for p53, 15% for bcl-2, 19% for topoisomerase II-alpha, 24% for HSP27 and 30% for HSP70. For the subgroup of patients with positive BM in the primary tumour, the percentage of discordance was 6% for HER2, 7% for p53, 14% for bcl-2, 19% for HSP70, 21% for topoisomerase II-alpha and 36% for HSP27. For the subgroup of patients with positive BM in the lymph nodes, the percentage of discordance was 9% for bcl-2, 15% for HER2 and p53, 21% for topoisomerase II-alpha, 22% for HSP27 and 25% for HSP70. CONCLUSIONS: 1) No biological marker had 100% concordant results. 2) Although some discordant cases might be explained by the limitations of the IHC technique, future studies aiming to evaluate the predictive value of BM in the adjuvant therapy of breast cancer should take into account a possible difference in BM expression between the primary and the metastatic sites.

A feasibility study testing four hypotheses with phase II outcomes in advanced colorectal cancer (MRC FOCUS3): a model for randomised controlled trials in the era of personalised medicine?

Background: Molecular characteristics of cancer vary between individuals. In future, most trials will require assessment of biomarkers to allocate patients into enriched populations in which targeted therapies are more likely to be effective. The MRC FOCUS3 trial is a feasibility study to assess key elements in the planning of such studies.

Patients and methods: Patients with advanced colorectal cancer were registered from 24 centres between February 2010 and April 2011. With their consent, patients' tumour samples were analysed for KRAS/BRAF oncogene mutation status and topoisomerase 1 (topo-1) immunohistochemistry. Patients were then classified into one of four molecular strata; within each strata patients were randomised to one of two hypothesis-driven experimental therapies or a common control arm (FOLFIRI chemotherapy). A 4-stage suite of patient information sheets (PISs) was developed to avoid patient overload.

Results: A total of 332 patients were registered, 244 randomised. Among randomised patients, biomarker results were provided within 10 working days (w.d.) in 71%, 15 w.d. in 91% and 20 w.d. in 99%. DNA mutation analysis was 100% concordant between two laboratories. Over 90% of participants reported excellent understanding of all aspects of the trial. In this randomised phase II setting, omission of irinotecan in the low topo-1 group was associated with increased response rate and addition of cetuximab in the KRAS, BRAF wild-type cohort was associated with longer progression-free survival.

Conclusions: Patient samples can be collected and analysed within workable time frames and with reproducible mutation results. Complex multi-arm designs are acceptable to patients with good PIS. Randomisation within each cohort provides outcome data that can inform clinical practice.

Toxicidade genética das antraciclinas : associação entre estrutura química e ação inibitória sobre a topoisomerase II

Considerando não apenas a importância das antraciclinas na terapêutica do câncer, mas também os efeitos colaterais associados ao uso destas drogas, o presente estudo procurou avaliar a atividade genotóxica de seis antraciclinas em uso clínico - doxorrubicina (DOX), daunorrubicina (DNR), epirrubicina (EPI), idarrubicina (IDA), além dos análogos de última geração, pirarrubicina (THP) e aclarrubicina (ACLA). Para tanto, foi empregado o Teste de Mutação e Recombinação Somática (SMART) em Drosophila melanogaster, que permite a detecção simultânea de mutação gênica e cromossômica, assim como de eventos relacionados com recombinação mitótica - possibilitando quantificar a contribuição deste último parâmetro genético para a genotoxicidade total induzida pelas drogas em estudo. Os dados obtidos a partir desta análise demonstraram que todas as antraciclinas estudadas induziram acréscimos significativos, relacionados tanto à mutação, quanto à recombinação nas células somáticas deste inseto. Além disso, a recombinação mitótica - entre cromossomos homólogos - foi o evento responsável por, aproximadamente, 62 a 100% da toxicidade genética observada. A comparação do potencial genotóxico dos diferentes análogos, através da padronização do número de danos genéticos por unidade de tratamento (mM), caracterizou a ACLA e o THP como as drogas mais potentes – sendo cerca de 20 vezes mais efetivas, como genotoxinas, do que a DOX, o análogo menos potente. Já que a principal ação genotóxica desta família de compostos está relacionada à inibição da topoisomerase II (topo II) – uma enzima que atua no relaxamento da supertorção da dupla hélice de DNA, através da quebra e posterior religação de suas fitas - as diferenças observadas podem ser atribuídas ao mecanismo envolvido neste bloqueio Enquanto os análogos DOX, DNR, EPI, IDA e THP atuam como venenos de topo II - tornando permanentes as quebras induzidas pela enzima - a ACLA inibe a função catalítica desta enzima, impedindo a sua ligação ao DNA. Cabe ainda ressaltar que a genotoxicidade da ACLA não está restrita à sua atividade catalítica sobre a topo II, mas também à sua ação como veneno de topo I e à sua habilidade de intercalar-se na molécula de DNA. Quando a potência genotóxica destas drogas foi associada a suas estruturas químicas, observou-se que substituições no grupamento amino-açúcar levaram a uma maior atividade tóxico-genética, quando comparadas a modificações no cromóforo. Cabe ainda ressaltar que as modificações estruturais, presentes nos análogos DOX, DNR, EPI, IDA e THP, não alteraram a sua ação recombinogênica. No entanto, no que se refere a ACLA, observaram-se decréscimos significativos na indução de recombinação mitótica - que podem ser atribuídas às múltiplas substituições presentes tanto no grupamento amino-açúcar quanto no cromóforo. O conjunto destas observações evidencia que a genotoxicidade total das drogas em estudo está centrada na indução de recombinação homóloga - um evento predominantemente envolvido tanto na iniciação, quanto na progressão do câncer. A alta incidência de tumores secundários, em pacientes submetidos ao tratamento com as antraciclinas, pode, pois, ser atribuída à ação preferencial destas drogas sobre a recombinação mitótica – embora a atividade mutagênica não possa ser desconsiderada.

Análise da efetividade de polimerização, adaptação marginal e interna de restaurações Classe II de resinas compostas de inserção em bloco utilizando diferentes matrizes

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Megabenthic communities in the waters around Svalbard during POLARSTERN cruise ARK-VIII/2 (EPOS II)

Composition and distribution of megabenthic communities around Svalbard were investigated in June/July 1991 with 20 Agassiz trawl and 5 bottom trawl hauls in depths between 100 and 2100 m. About 370 species, ranging from sponges to fish, were identified in the catches. Species numbers per station ranged from 21 to 86. Brittle stars, such as Ophiacantha bidentata, Ophiura sarsi and Ophiocten sericeum, were most important in terms of constancy and relative abundance in the catches. Other prominent faunal elements were eunephthyid alcyonarians, bivalves, shrimps, sea stars and fish (Gadidae, Zoarcidae, Cottidae). Multivariate analyses of the species and environmental data sets showed that the spatial distribution of the megabenthos was characterized by a pronounced depth zonation: abyssal, bathyal, off-shore shelf and fjordic communities were discriminated. However, a gradient in sediment properties, especially the organic carbon content, seemed to superimpose on the bathymetric pattern. Both main factors are interpreted as proxies of the average food availability, which is, hence, suggested to have the strongest influence in structuring megabenthic communities off Svalbard.

Étude des voies de signalisation et des mécanismes moléculaires impliqués dans [l']apoptose des cellules leucémiques HL-60 traitées avec des inhibiteurs de topoisomérases I et II

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Étude des voies de signalisation et des mécanismes moléculaires impliqués dans [l']apoptose des cellules leucémiques HL-60 traitées avec des inhibiteurs de topoisomérases I et II

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Menires do Alto Algarve oriental : Lavajo I e Lavajo II (Alcoutim)

Neste trabalho apresenta-se o resultado das escavações realizadas respectivamente em 1998 e em 2001 nos núcleos de menires de Lavajo I e de Lavajo II, distanciados cerca de 250 m na direcção NNE e separados pelo pequeno vale do Lavajo. Os locais, actualmente, são intervisíveis, graças à implantação destacada no terreno: Lavajo I situa-se no topo de colina enquanto Lavajo II ocupa a linha de festo de uma encosta, conferindo ao local visibilidade tanto do lado sul como do lado norte. O conjunto de Lavajo I é constituído actualmente por três monólitos, todos de grauvaque: um, quase inteiro, de tendência fálica, é actualmente o maior menir de grauvaque conhecido em território português, atingindo o comprimento máximo de 3,14 m; outro, quase completo, fragmentado em três grandes blocos, possui formato estelar; o restante apresenta-se muito incompleto, dele se conservando apenas uma lasca da sua face frontal. É crível, no entanto, que pudessem existir mais monólitos, tendo em conta os abundantes fragmentos de grauvaque ali observados, quase todos com fracturas frescas. Todos os menires de Lavajo I se apresentam decorados, com destaque para o maior deles, o qual exibe complexa decoração estreitamente relacionada com a morfologia do suporte lítico. Apenas para este foi possível determinar o local de implantação, correspondente a um alvéolo de planta circular e fundo aplanado, parcialmente danificado pelos trabalhos realizados em 1994, que conduziram ao seu reerguimento, infelizmente feito de forma pouco cuidada e incorrecta, visto ter sido colocado no terreno em posição invertida. Seja como for, na zona culminante daquele pequeno cabeço, implantaram-se três menires decorados, os quais não podem ser vistos isoladamente, já que se articulariam directamente com o conjunto de Lavajo II, que se avista ao longe, do outro lado do pequeno vale do Lavajo e na linha de festo da encosta, da qual ocupa a parte média. Neste segundo local, identificaram-se quatro estelas-menir não decoradas, todas de grauvaque, das quais apenas uma, representada por fragmento de pequenas dimensões, se encontrava in situ. Foi, no entanto, possível reconstituir a posição relativa das restantes, através da escavação integral do respectivo alvéolo, correspondente a rasgo alongado, orientado Este-Oeste, aberto no substrato geológico, constituído por xistos do Carbónico Superior finamente folheados. Deste modo, é de concluir que as estelas menir se dispunham em linha, constituindo um painel lítico contínuo. No interior do alvéolo, recolheram-se diversos artefactos ali ritualmente depositados aquando da fundação do monumento, cuja tipologia indica o Neolítico Final, cronologia aliás compatível com a do conjunto megalítico de Lavajo I, tendo presente a iconografia patente nos menires. Muito embora não se conheça ainda suficientemente o padrão de povoamento da região no Neolítico Final, estes dois núcleos megalíticos podem ser interpretados como marcadores de territórios e/ou de espaços sagrados, sendo de destacar a existência, durante todo o ano, de água nas proximidades imediatas, recurso escasso e precioso, que propiciaria a horticultura. Por outro lado, a natureza das matérias-primas utilizadas na confecção dos artefactos encontrados (sílex, anfibolito), para além de outros materiais de circulação transregional muito mais alargada (fibrolite), evidencia a forte interacção destas populações tanto com o interior do Baixo Alentejo (Zona de Ossa/Morena), como com o litoral algarvio ou andaluz, compatível com estádio de desenvolvimento económico do final do Neolítico do sul peninsular. Numa vasta região, correspondente a todo o sotavento algarvio, onde o megalitismo não funerário era até agora totalmente desconhecido, os testemunhos ora estudados constituem, doravante, uma das expressões mais interessantes e significativas do Sudoeste peninsular.