Les systèmes Xer à une seule recombinase

Les dimères chromosomiques se produisant lors de la réparation de chromosomes circulaires peuvent être dommageables pour les bactéries en bloquant la ségrégation des chromosomes et le bon déroulement de la division cellulaire. Pour remédier à ce problème, les bactéries utilisent le système Xer de monomérisation des chromosomes. Celui-ci est composé de deux tyrosine recombinases, XerC et XerD, qui vont agir au niveau du site dif et procéder à une recombinaison qui aura pour effet de séparer les deux copies de l’ADN. Le site dif est une séquence d’ADN où deux répétitions inversées imparfaites séparées par six paires de bases permettent la liaison de chacune des recombinases. Cette recombinaison est régulée à l’aide de FtsK, une protéine essentielle de l’appareil de division. Ce système a été étudié en profondeur chez Escherichia coli et a aussi été caractérisée dans une multitude d’espèces variées, par exemple Bacillus subtilis. Mais dans certaines espèces du groupe des Streptococcus, des études ont été en mesure d’identifier une seule recombinase, XerS, agissant au niveau d’un site atypique nommée difSL. Peu de temps après, un second système utilisant une seule recombinase a été identifié chez un groupe des epsilon-protéobactéries. La recombinase fut nommée XerH et le site de recombinaison, plus similaire à difSL qu’au site dif classique, difH. Dans cette thèse, des résultats d’expériences in vitro sur les deux systèmes sont présentés, ainsi que certains résultats in vivo. Il est démontré que XerS est en mesure de se lier de façon coopérative à difSL et que cette liaison est asymétrique, puisque XerS est capable de se lier à la moitié gauche du site prise individuellement mais non à la moitié droite. Le clivage par XerS est aussi asymétrique, étant plus efficace au niveau du brin inférieur. Pour ce qui est de XerH, la liaison à difH est beaucoup moins coopérative et n’a pas la même asymétrie. Par contre, le clivage est asymétrique lui aussi. La comparaison de ces deux systèmes montrent qu’ils ne sont pas homologues et que les systèmes Xer à seule recombinase existent sous plusieurs versions. Ces résultats représentent la première découverte d’un espaceur de 11 paires de bases chez les tyrosine recombinases ainsi que la première étude in vitro sur XerH.

The role of Caulobacter crescentus XerC and XerD recombinases in site-specific recombination

XerC et XerD, deux recombinases impliquées dans la recombinaison site spécifique, résolvent les multimères d’ADN en monomères. Cette réaction se produit au niveau du site dif du chromosome, et nécessite le domaine C-terminale de la protéine de division cellulaire FtsK. Caulobacter crescentus est une bactérie aquatique de type Gram-négative qui se retrouve dans plusieurs environnements. Elle présente un cycle cellulaire asymétrique avec deux types de cellules distinctes. Cette propriété peut être utilisée pour synchroniser la croissance d’une population bactérienne pour permettre l’étude de l’expression de gènes à travers le temps et les liens entre le cycle cellulaire et le développement de la bactérie. La liaison à l’ADN et la capacité de former des complexes covalents (phosphotyrosyl) avec le site dif de C. crescentus (ccdif) ont été testé pour les recombinases de C. crescentus (ccXerC et ccXerD). Les deux recombinases ont eu une meilleure liaison au demi-site gauche de ccdif et sont incapable d’effectuer une liaison coopérative, contrairement à ce qui se produit au niveau du site dif de E. coli. La formation de complexes covalents a été testé en utilisant des «substrats suicides avec bris» marqués à la fluorescence ainsi que des protéines de fusion (marquées ou non à la fluorescence). Des complexes ADN-protéines résistants à la chaleur et au SDS ont été observé lors de la réaction de ccXerC et ccXerD de type sauvage avec ccdif, mais pas lors de la réaction de mutants avec le même ADN. Des complexes covalents phosphotyrosine sont formés de façon plus efficace sur les substrats suicides avec un bris au niveau du brin supérieur que ceux ayant un bris au niveau du brin inférieur. Dans les deux cas, c’est ccXerC qui est resté lié de façon covalente à l’ADN de ccdif.

Système de recombinaison Xer chez Staphylococcus aureus

Le système de recombinaison Xer est impliqué dans la monomerisation des réplicons bactériens, comme les plasmides et les chromosomes, dans une grande variété de bactéries. Ce système est un système de recombinaison site-spécifique composé de deux tyrosine recombinases, soit XerC et XerD. Ils agissent ensemble afin de convertir les chromosomes dimériques en monomères en agissant à un site spécifique près du terminus de la réplication, appelé le site dif. Les gènes Xer et leur site d’action sont identifiés dans plusieurs bactéries gram positives et gram négatives. Staphylococcus aureus représente une bactérie gram positive qui contient un système XerCD/dif. Elle est impliqué dans plusieurs maladies humaines, tels que des infections cutanées, des gastroentérites, et le syndrome de choc toxique, pour en nommer quelques unes. Bien que les gènes codant les protéines XerC et XerD ont été identifiés, il y a beaucoup d’inconnu sur leur mode d’action au site dif. Des mutations dans XerC ont été obtenues, mais aucune dans XerD, suggérant que ce gène pourrait être essentiel pour cet organisme. Les études présentées dans ce mémoire ont permis de commencer à mieux caractériser XerD de S. aureus, en séquençant le gène et en faisant des tests de liaison à l’ADN. Elles ont montré que la recombinase XerD se lie au site dif d’Eschericia coli seul et de façon coopérative avec la recombinase XerC d’E. coli. XerD de S. aureus est, aussi, efficace dans la complémentation de XerD muté d’E. coli dans la réaction de recombinaison chromosomique. Cependant, elle ne démontre pas cette même capacité de complémentation lors de la recombinaison plasmidique aux sites cer.

Le système de recombinaison site-spécifique dif/Xer de Campylobacter jejuni

Chez les bactéries à chromosome circulaire, la réplication peut engendrer des dimères que le système de recombinaison site-spécifique dif/Xer résout en monomères afin que la ségrégation des chromosomes fils et la division cellulaire se fassent normalement. Ses composants sont une ou deux tyrosines recombinases de type Xer qui agissent à un site de recombinaison spécifique, dif, avec l’aide de la translocase FtsK qui mobilise l’ADN au septum avant la recombinaison. Ce système a été d’abord identifié et largement caractérisé chez Escherichia coli mais il a également été caractérisé chez de nombreuses bactéries à Gram négatif et positif avec des variantes telles que les systèmes à une seule recombinase comme difSL/XerS chez Streptococcus sp et Lactococcus sp. Des études bio-informatiques ont suggéré l’existence d’autres systèmes à une seule recombinase chez un sous-groupe d’ε-protéobactéries pathogènes, dont Campylobacter jejuni et Helicobacter pylori. Les acteurs de ce nouveau système sont XerH et difH. Dans ce mémoire, les premières recherches in vitro sur ce système sont présentées. La caractérisation de la recombinase XerH de C. jejuni a été entamée à l’aide du séquençage de son gène et de tests de liaison et de clivage de l’ADN. Ces études ont montré que XerH pouvait se lier au site difSL de S. suis de manière non-coopérative : que XerH peut se lier à des demi-sites de difSL mais qu’elle ne pouvait, dans les conditions de l’étude effectuer de clivage sur difSL. Des recherches in silico ont aussi permis de faire des prédictions sur FtsK de C. jejuni.

Caractérisation des recombinases XerC et XerD de Proteus mirabilis

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

Cloning and characterization of xerC gene of Streptococcus suis

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Caractérisation des recombinases XerC et XerD de Proteus mirabilis

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

Cloning and characterization of xerC gene of Streptococcus suis

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

A preliminary investigation of the role of the Phenylalynine: Tyrosine Ratio in children with early and continuously treated phenylketonuria : toward identification of “safe” levels

Children with early and continuously treated phenylketonuria (ECT-PKU) remain at risk of developing executive function (EF) deficits. There is some evidence that a high phenylalanine to tyrosine ratio (phe:tyr) is more strongly associated with impaired EF development than high phenylalanine alone. This study examined EF in a sample of 11 adolescents against concurrent and historical levels of phenylalanine, phe:tyr, and tyrosine. Lifetime measures of phe:tyr were more strongly associated with EF than phenylalanine-only measures. Children with a lifetime phe:tyr less than 6 demonstrated normal EF, whereas children who had a lifetime phe:tyr above 6, on average, demonstrated clinically impaired EF.

Tyrosine monitoring in children with early and continuously treated phenylketonuria: Results of an international practice survey

Investigations into the biochemical markers associated with executive function (EF) impairment in children with early and continuously treated phenylketonuria (ECT-PKU) remain largely phenylalanine-only focused, despite experimental data showing that a high phenylalanine:tyrosine (phe:tyr) ratio is more strongly associated with EF deficit than phe alone. A high phe:tyr ratio is hypothesized to lead to a reduction in dopamine synthesis within the brain, which in turn results in the development of EF impairment. This paper provides a snapshot of current practice in the monitoring and/or treatment of tyrosine levels in children with PKU, across 12 countries from Australasia, North America and Europe. Tyrosine monitoring in this population has increased over the last 5 years, with over 80% of clinics surveyed reporting routine monitoring of tyrosine levels in infancy alongside phe levels. Twenty-five percent of clinics surveyed reported actively treating/managing tyrosine levels (with supplemental tyrosine above that contained in PKU formulas) to ensure tyrosine levels remain within normal ranges. Anecdotally, supplemental tyrosine has been reported to ameliorate symptoms of both attention deficit hyperactivity disorder and depression in this population. EF assessment of children with ECT-PKU was likewise highly variable, with 50% of clinics surveyed reporting routine assessments of intellectual function. However when function was assessed, test instruments chosen tended towards global measures of IQ prior to school entry, rather than specific assessment of EF development. Further investigation of the role of tyrosine and its relationship with phe and EF development is needed to establish whether routine tyrosine monitoring and increased supplementation is recommended.

A crystallographic snapshot of tyrosine trans-phosphorylation in action

Tyrosine trans-phosphorylation is a key event in receptor tyrosine kinase signaling, yet, the structural basis for this process has eluded definition. Here, we present the crystal structure of the FGF receptor 2 kinases caught in the act of trans-phosphorylation of Y769, the major C-terminal phosphorylation site. The structure reveals that enzyme- and substrate-acting kinases engage each other through elaborate and specific interactions not only in the immediate vicinity of Y769 and the enzyme active site, but also in regions that are as much of 18 A away from D626, the catalytic base in the enzyme active site. These interactions lead to an unprecedented level of specificity and precision during the trans-phosphorylation on Y769. Time-resolved mass spectrometry analysis supports the observed mechanism of trans-phosphorylation. Our data provide a molecular framework for understanding the mechanism of action of Kallmann syndrome mutations and the order of trans-phosphorylation reactions in FGFRs. We propose that the salient mechanistic features of Y769 trans-phosphorylation are applicable to trans-phosphorylation of the equivalent major phosphorylation sites in many other RTKs.

Brivanib alaninate, a dual inhibitor of vascular endothelial growth factor receptor and fibroblast growth factor receptor tyrosine kinases, induces growth inhibition in mouse models of human hepatocellular carcinoma

PURPOSE: Hreceptor (VEGFR) and FGF receptor (FGFR) signaling pathways. EXPERIMENTAL DESIGN: Six different s.c. patient-derived HCC xenografts were implanted into mice. Tumor growth was evaluated in mice treated with brivanib compared with control. The effects of brivanib on apoptosis and cell proliferation were evaluated by immunohistochemistry. The SK-HEP1 and HepG2 cells were used to investigate the effects of brivanib on the VEGFR-2 and FGFR-1 signaling pathways in vitro. Western blotting was used to determine changes in proteins in these xenografts and cell lines. RESULTS: Brivanib significantly suppressed tumor growth in five of six xenograft lines. Furthermore, brivanib-induced growth inhibition was associated with a decrease in phosphorylated VEGFR-2 at Tyr(1054/1059), increased apoptosis, reduced microvessel density, inhibition of cell proliferation, and down-regulation of cell cycle regulators. The levels of FGFR-1 and FGFR-2 expression in these xenograft lines were positively correlated with its sensitivity to brivanib-induced growth inhibition. In VEGF-stimulated and basic FGF stimulated SK-HEP1 cells, brivanib significantly inhibited VEGFR-2, FGFR-1, extracellular signal-regulated kinase 1/2, and Akt phosphorylation. CONCLUSION: This study provides a strong rationale for clinical investigation of brivanib in patients with HCC.

Transglutaminases and receptor tyrosine kinases

Transglutaminases are confounding enzymes which are known to play key roles in various cellular processes. In this paper, we aim to bring together several pieces of evidence from published research and literature that suggest a potentially vital role for transglutaminases in receptor tyrosine kinases (RTK) signalling. We cite literature that confirms and suggests the formation of integrin:RTK:transglutaminase complexes and explores the occurrence and functionality of these complexes in a large fraction of the RTK family.