The Deoxyhypusine Synthase Mutant dys1-1 Reveals the Association of eIF5A and Asc1 with Cell Wall Integrity

The putative eukaryotic translation initiation factor 5A (eIF5A) is a highly conserved protein among archaea and eukaryotes that has recently been implicated in the elongation step of translation. eIF5A undergoes an essential and conserved posttranslational modification at a specific lysine to generate the residue hypusine. The enzymes deoxyhypusine synthase (Dys1) and deoxyhypusine hydroxylase (Lia1) catalyze this two-step modification process. Although several Saccharomyces cerevisiae eIF5A mutants have importantly contributed to the study of eIF5A function, no conditional mutant of Dys1 has been described so far. In this study, we generated and characterized the dys1-1 mutant, which showed a strong depletion of mutated Dys1 protein, resulting in more than 2-fold decrease in hypusine levels relative to the wild type. The dys1-1 mutant demonstrated a defect in total protein synthesis, a defect in polysome profile indicative of a translation elongation defect and a reduced association of eIF5A with polysomes. The growth phenotype of dys1-1 mutant is severe, growing only in the presence of 1 M sorbitol, an osmotic stabilizer. Although this phenotype is characteristic of Pkc1 cell wall integrity mutants, the sorbitol requirement from dys1-1 is not associated with cell lysis. We observed that the dys1-1 genetically interacts with the sole yeast protein kinase C (Pkc1) and Asc1, a component of the 40S ribosomal subunit. The dys1-1 mutant was synthetically lethal in combination with asc1Δ and overexpression of TIF51A (eIF5A) or DYS1 is toxic for an asc1Δ strain. Moreover, eIF5A is more associated with translating ribosomes in the absence of Asc1 in the cell. Finally, analysis of the sensitivity to cell wall-perturbing compounds revealed a more similar behavior of the dys1-1 and asc1Δ mutants in comparison with the pkc1Δ mutant. These data suggest a correlated role for eIF5A and Asc1 in coordinating the translational control of a subset of mRNAs associated with cell integrity. © 2013 Galvão et al.

Identification and Characterization of a Novel Deoxyhypusine Synthase in Leishmania donovani

Deoxyhypusine synthase, an NAD(+)-dependent enzyme, catalyzes the first step in the post-translational synthesis of an unusual amino acid, hypusine (N-epsilon-(4-amino-2-hydroxybutyl)lysine), in the eukaryotic initiation factor 5A precursor protein. Two putative deoxyhypusine synthase (DHS) sequences have been identified in the Leishmania donovani genome, which are present on chromosomes 20: DHSL20 (DHS-like gene from chromosome 20) and DHS34 (DHS from chromosome 34). Although both sequences exhibit an overall conservation of key residues, DHSL20 protein lacks a critical lysine residue, and the recombinant protein showed no DHS activity in vitro. However, DHS34 contains the critical lysine residue, and the recombinant DHS34 effectively catalyzed deoxyhypusine synthesis. Furthermore, in vivo labeling confirmed that hypusination of eukaryotic initiation factor 5A occurs in intact Leishmania parasites. Interestingly, the DHS34 is much longer, with 601 amino acids, compared with the human DHS enzyme (369 amino acids) and contains several unique insertions. To study the physiological role of DHS34 in Leishmania, gene deletion mutations were attempted via targeted gene replacement. However, chromosomal null mutants of DHS34 could only be obtained in the presence of a DHS34-containing episome. The present data provide evidence that DHS34 is essential for L. donovani and that structural differences in the human and leishmanial DHS enzyme may be exploited for designing selective inhibitors against the parasite.

Homospermidine synthase, the first pathway-specific enzyme of pyrrolizidine alkaloid biosynthesis, evolved from deoxyhypusine synthase

Pyrrolizidine alkaloids are preformed plant defense compounds with sporadic phylogenetic distribution. They are thought to have evolved in response to the selective pressure of herbivory. The first pathway-specific intermediate of these alkaloids is the rare polyamine homospermidine, which is synthesized by homospermidine synthase (HSS). The HSS gene from Senecio vernalis was cloned and shown to be derived from the deoxyhypusine synthase (DHS) gene, which is highly conserved among all eukaryotes and archaebacteria. DHS catalyzes the first step in the activation of translation initiation factor 5A (eIF5A), which is essential for eukaryotic cell proliferation and which acts as a cofactor of the HIV-1 Rev regulatory protein. Sequence comparison provides direct evidence for the evolutionary recruitment of an essential gene of primary metabolism (DHS) for the origin of the committing step (HSS) in the biosynthesis of pyrrolizidine alkaloids.

Regulation of microsomal prostaglandin E2 synthase-1 and 5-lipoxygenase-activating protein/5-lipoxygenase by 4-hydroxynonenal in human osteoarthritic chondrocytes

L’arthrose (OA) est une maladie dégénérative et multifactorielle caractérisée par une destruction de cartilage, une formation d’ostéophytes et une inflammation au niveau de la membrane synoviale. Le 4-hydroxynonénal (HNE), un produit final de la peroxydation lipidique, a été identifié récemment comme un facteur catabolique et un médiateur inflammatoire dans le cartilage arthrosique humain. Notre projet vise à étudier l’effet du HNE sur la régulation de la prostaglandine E2 synthase-1 microsomale (mPGES-1) et de la protéine activante 5-lipoxygénase (FLAP)/5-lipoxygénase (5-LOX) dans les chondrocytes arthrosiques humains. Lorsque les cellules sont traitées une seule fois avec 10 µM HNE, les résultats de Western blot et de PCR en temps réel montrent que l’expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2) et de la mPGES-1 augmente de manière significative et atteint respectivement le maximum après 8 et 16 heures d’incubation puis diminue graduellement. Cependant, lorsque les cellules sont traitées plusieurs fois avec 10 µM HNE à 2 heures d’intervalle, l’expression de la COX-2 et de la mPGES-1 augmente en fonction du temps sans subir une baisse après 24 heures d’incubation. Le HNE induit l’activité du promoteur de la mPGES-1 via l’activation du facteur de transcription Egr-1. L’investigation de la 2ème voie du métabolisme de l’acide arachidonique, à savoir 5-LOX/FLAP, montre que le HNE induit l’expression de FLAP après 24 heures de stimulation et celle de 5-LOX seulement après 48 heures. Ceci semble survenir à l’étape de transcription au cours de laquelle HNE induit l’expression de l’ARNm et l’activité du promoteur du gène 5-LOX. Nous avons démontré aussi que le niveau de leukotriène B4 (LTB4) augmente et suit le même profil que celui de la 5-LOX. L’étude des mécanismes moléculaires susceptibles d’être impliqués dans la régulation de la 5-LOX/FLAP par le HNE montre que ce dernier stimule leur expression via l’action de prostaglandine E2 (PGE2) et du facteur de croissance transformant-beta 1 (TGF-β1). En conclusion, notre étude démontre que le HNE induit à court-terme d’incubation la voie de COX-2/mPGES-1 puis par la suite stimule celle de FLAP/5-LOX à long-terme d’incubation dans les chondrocytes arthrosiques humains. Ces résultats suggèrent que la mPGES-1 et 5-LOX/FLAP sont des potentielles cibles thérapeutiques intéressantes pour contrôler la production de PGE2 et LTB4 dans OA.

The role of Microsomal prostaglandin synthase-1 (mPGES-1) and Ephrin B2 in Scleroderma

La sclérodermie (sclérose systémique, ScS) est une maladie auto-immune du tissu conjonctif caractérisée  par  l’épaississement  de  la  peau,  l’apparition  spontanée de lésions cicatricielles, des maladies   des   vaisseaux   sanguins,   divers   degrés   d’inflammation,   en   association   avec   un   système   immunitaire hyperactif. La pathogénèse exacte de cette maladie est inconnue et aucun traitement approprié   n’est   disponible.   La fibrose est un élément distinctif de la maladie de ScS et est considérée   résulter   d’une   incapacité   à   mettre   fin   de   façon   appropriée   à   la   réponse   normale   de   réparation   des   plaies.   L’analyse   histologique   du   stade   initial   de   la   ScS   révèle   une   infiltration   périvasculaire de cellules mononucléaires dans le derme, associée à une synthèse accrue de collagène dans les fibroblastes environnants. Ainsi, la compréhension des moyens de contrôler le stade inflammatoire de la ScS pourrait être bénéfique pour contrôler la progression de la maladie peu après son apparition. La mPGES-1 est une enzyme inductible qui agit en aval de la cyclo- oxygénase (COX) pour catalyser spécifiquement la conversion de la prostaglandine (PG) H2 en PGE2. La mPGES-1  joue  un  rôle  clé  dans  l’inflammation,  la  douleur  et  l’arthrite;;  toutefois,  le   rôle de la mPGES-1 dans les mécanismes de fibrose, spécifiquement en rapport avec la ScS humaine, est inconnu. Mon laboratoire a précédemment montré que les souris à mPGES-1 nulle sont résistantes à la fibrose   cutanée   induite   par   la   bléomycine,   à   l’inflammation,   à   l’épaississement  cutané,  à  la  production  de  collagène  et  à  la  formation  de  myofibroblastes.  Sur  la   base  de  ces  résultats,  j’ai  formulé  l’hypothèse  que  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1 régulera à la baisse la production de médiateurs pro-inflammatoires et pro-fibreux au cours de la maladie   de   ScS.   Afin   d’explorer   le   rôle   de   la   mPGES-1   dans   l’inflammation   et   la   fibrose   associées  à  la  maladie  de  ScS,  j’ai  d’abord  examiné  l’expression  de  la  mPGES-1 dans la peau normale comparativement à des biopsies de peau extraites de patients atteints de ScS. Mes résultats ont montré que la mPGES-1 est nettement élevée dans la peau de patients atteints de ScS en comparaison avec la peau humaine normale. De plus, les niveaux de PGE2 dérivés de la mPGES-1 étaient également significativement plus élevés dans les fibroblastes cutanés isolés de patients  atteints  de  ScS  comparativement  aux  fibroblastes  isolés  de  témoins  sains.  J’ai  également   étudié  l’effet  de  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1  sur  l’expression  de  marqueurs  pro- fibreux.   Mes   études   ont   montré   que   l’expression   de   médiateurs   pro-fibreux clés (α-SMA, endothéline-1, collagène de type 1 et facteur de croissance du tissu conjonctif (FCTC)) est élevée dans les fibroblastes cutanés ScS en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. Un traitement avec un inhibiteur de la mPGES-1 a eu pour effet de réduire significativement l’expression  de  l’α-SMA,  de  l’endothéline-1, du collagène de type 1 mais pas du FCTC dans les fibroblastes  ScS,  sans  effet  significatif  sur  les  fibroblastes  normaux.  J’ai  en  outre  examiné  l’effet   de  l’inhibition  de  la  mPGES-1 sur des cytokines pro-inflammatoires clés impliquées dans la pathologie de la ScS, incluant IL-6, IL-8 et MCP-1.  L’inhibition  pharmacologique  de  la  mPGES- 1 a eu pour effet de réduire significativement les niveaux de production de cytokines pro- inflammatoires IL6, IL8 et MCP-1 dans les fibroblastes avec lésion ScS comparativement à des fibroblastes non traités. De plus, les patients atteints de ScS ont présenté des niveaux plus élevés de p-AKT, de p-FAK et de p-SMAD3 en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. L’inhibiteur  de  la  mPGES-1 a pu réguler à la baisse cette expression accrue de p-AKT et de p- FAK, mais pas de p-SMAD3,  dans  les  fibroblastes  ScS.  Ces  résultats  ont  suggéré  que  l’inhibition   de la mPGES-1 pourrait être une méthode viable pour réduire le développement de sclérose cutanée et constituent une cible thérapeutique potentielle pour contrôler les mécanismes fibreux et inflammatoires associés à la pathophysiologie de la maladie de ScS. L’un   des   autres   processus   critiques   reliés   à   l’évolution de la réponse fibreuse associée à la maladie de ScS est la différenciation des fibroblastes en des cellules activées spécialisées iii iv appelées myofibroblastes, responsables de déclencher une signalisation adhésive excessive et le dépôt excessif de matrice extracellulaire,   conduisant   à   la   destruction   de   l’architecture   de   l’organe.   Ainsi,   l’identification   des   facteurs   endogènes   qui   initient/   favorisent   la   différenciation   fibroblaste-myofibroblaste peut mener à des stratégies thérapeutiques prometteuses pour contrôler  l’excès  de  signalisation  adhésive  et  de  fibrose  associé  à  la  maladie  de  ScS.  Des  études   antérieures  dans  le  domaine  de  la  biologie  du  cancer  ont  suggéré  que  l’éphrine  B2,  une  protéine   transmembranaire appartenant à la famille des éphrines, est impliquée dans la signalisation adhésive   et   le   remodelage   extracellulaire.   Cependant,   son   rôle   dans   la   fibrose   n’a   jamais   été   exploré.   Dans   la   deuxième   partie   de   mon   étude,   j’ai   donc   étudié   le   rôle   de   l’éphrine   B2   dans   la   fibrose.   Mes   études   montrent   que   l’expression   de   l’éphrine   B2   est   significativement   augmentée   dans la peau humaine ScS comparativement à la peau normale. Plus important encore, le traitement in vitro de   fibroblastes   de   la   peau   humaine   normale   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante est capable de transformer des fibroblastes en cellules myofibroblastiques manifestant toutes les caractéristiques myofibroblastiques typiques, incluant la formation accrue de  fibres  de  tension,  des  adhérences  focales,  l’activation  accrue  de  la  FAK,  un  accroissement  de   l’expression  et  de  la  migration  de  fibroblastes  et  de  leur  adhérence  à  la  fibronectine  à  la  fois  chez   les   fibroblastes   cutanés   normaux   et   ScS.   En   outre,   j’ai   traité   des   souris   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante et montré que ces souris ont développé une fibrose cutanée significative associée à une épaisseur dermique et à une synthèse de collagène augmentées, une teneur en hydroxyproline (teneur en collagène) accrue et un nombre accru de myofibroblastes exprimant de   l’α-SMA, une activation augmentée de la FAK et de marqueurs pro-fibreux incluant le collagène de type 1 et le FCTC. Dans  l’ensemble,  mes  études  ont  identifié  deux  médiateurs  endogènes  cruciaux  impliqués  dans  la   propagation  de  l’inflammation  et  de  la  fibrose  associées  à  la  maladie  de  ScS.  L’inhibition  de  la   mPGES-1   pourrait   représenter   une   bonne   stratégie   alternative   pour   contrer   l’inflammation   et   la   fibrose au moins durant les stades précoces de la maladie de ScS. De plus, une signalisation excessive   de   l’éphrine B2 favorise la signalisation adhésive et fibreuse en déclenchant la différenciation   de   fibroblastes   en   myofibroblastes   par   l’activation   de   la   voie   de   signalisation   de   la  FAK.  Ainsi,  l’inhibition  d’éphrine  B2  bloquera  la  formation  de  fibroblastes-myofibroblastes et régulera à la baisse la fibrose associée à la maladie de ScS. En somme, la mPGES-1  et  l’éphrine   B2 semblent toutes deux des cibles attrayantes pour le traitement de la ScS et des troubles fibreux qui y sont reliés.

Differential Expression and Internal Feedback Regulation of 1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate Synthase, 1-Aminocyclopropane-1-Carboxylate Oxidase, and Ethylene Receptor Genes in Tomato Fruit during Development and Ripening1

We investigated the feedback regulation of ethylene biosynthesis in tomato (Lycopersicon esculentum) fruit with respect to the transition from system 1 to system 2 ethylene production. The abundance of LE-ACS2, LE-ACS4, and NR mRNAs increased in the ripening fruit concomitant with a burst in ethylene production. These increases in mRNAs with ripening were prevented to a large extent by treatment with 1-methylcyclopropene (MCP), an ethylene action inhibitor. Transcripts for the LE-ACS6 gene, which accumulated in preclimacteric fruit but not in untreated ripening fruit, did accumulate in ripening fruit treated with MCP. Treatment of young fruit with propylene prevented the accumulation of transcripts for this gene. LE-ACS1A, LE-ACS3, and TAE1 genes were expressed constitutively in the fruit throughout development and ripening irrespective of whether the fruit was treated with MCP or propylene. The transcripts for LE-ACO1 and LE-ACO4 genes already existed in preclimacteric fruit and increased greatly when ripening commenced. These increases in LE-ACO mRNA with ripening were also prevented by treatment with MCP. The results suggest that in tomato fruit the preclimacteric system 1 ethylene is possibly mediated via constitutively expressed LE-ACS1A and LE-ACS3 and negatively feedback-regulated LE-ACS6 genes with preexisting LE-ACO1 and LE-ACO4 mRNAs. At the onset of the climacteric stage, it shifts to system 2 ethylene, with a large accumulation of LE-ACS2, LE-ACS4, LE-ACO1, and LE-ACO4 mRNAs as a result of a positive feedback regulation. This transition from system 1 to system 2 ethylene production might be related to the accumulated level of NR mRNA.

Hybrid 'Sinta' papaya exhibits unique ACC synthase 1 cDNA isoforms

Five ripening-related ACC synthase cDNA isoforms were cloned from 80% ripe papaya cv. 'Sinta' by reverse transcription-PCR using gene-specific primers. Clone 2 had the longest transcript and contained all common exons and three alternative exons. Clones 3 and 4 contained common exons and one alternative exon each, while clone 1, the most common transcript, contained only the common exons. Clone 5 could be due to cloning artifacts and might not be a unique cDNA fragment. Thus, there are only four isoforms of ACC synthase mRNA. Southern blot analysis indicates that all five clones came from only one gene existing as a single copy in the 'Sinta' papaya genome. Multiple sequence alignment indicates that the four isoforms arise from a single gene, possibly through alternative splicing mechanisms. All the putative alternative exons were present at the 5'-end of the gene comprising the N-terminal region of the protein. 'Sinta' ACC synthase cDNAs were of the capacs 1 type and are most closely related to a 1.4 kb capacs 1-type DNA (AJ277160) from Eksotika papaya. No capacs 2-type cDNAs were cloned from 'Sinta' by RT-PCR. This is the first report of possible alternative splicing mechanism in ripening-related ACC synthase genes in hybrid papaya, possibly to modulate or fine-tune gene expression relevant to fruit ripening.

Expression and regulation of microsomal prostaglandin E synthase-1 in human osteoarthritic cartilage and chondrocytes

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

Expression and regulation of microsomal prostaglandin E synthase-1 in human osteoarthritic cartilage and chondrocytes

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

Mutational analyses of human eIF5A-1-identification of amino acid residues critical for eIF5A activity and hypusine modification

The eukaryotic translation initiation factor 5A (eIF5A) is the only protein that contains hypusine [N-epsilon-(4-amino-2-hydroxybutyl)lysine], which is required for its activity. Hypusine is formed by post-translational modification of one specific lysine (Lys50 for human eIF5A) by deoxyhypusine synthase and deoxyhypusine hydroxylase. To investigate the features of eIF5A required for its activity, we generated 49 mutations in human eIF5A-1, with a single amino acid substitution at the highly conserved residues or with N-terminal or C-terminal truncations, and tested mutant proteins in complementing the growth of a Saccharomyces cerevisiae eIF5A null strain. Growth-supporting activity was abolished in only a few mutant eIF5As (K47D, G49A, K50A, K50D, K50I, K50R, G52A and K55A), with substitutions at or near the hypusine modification site or with truncation of 21 amino acids from either the N-terminus or C-terminus. The inactivity of the Lys50 substitution proteins is obviously due to lack of deoxyhypusine modification. In contrast, K47D and G49A were effective substrates for deoxyhypusine synthase, yet failed to support growth, suggesting critical roles of Lys47 and Gly49 in eIF5A activity, possibly in its interaction with effector(s). By use of a UBHY-R strain harboring genetically engineered unstable eIF5A, we present evidence for the primary function of eIF5A in protein synthesis. When selected eIF5A mutant proteins were tested for their activity in protein synthesis, a close correlation was observed between their ability to enhance protein synthesis and growth, lending further support for a central role of eIF5A in translation.

Rôle de l’acétylation/déacétylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes de la COX-2, iNOS et mPGES-1 dans les tissus articulaires.

L’arthrose ou ostéoarthrose (OA) est l’affection rhumatologique la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée principalement par une perte du cartilage articulaire et l’inflammation de la membrane synoviale. L’interleukine (IL)-1ß, une cytokine pro-inflammatoire, joue un rôle très important dans la pathogenèse de l’OA. Elle exerce son action en induisant l’expression des enzymes cyclo-oxygénase 2 (COX-2), prostaglandine E synthétase microsomale 1 (mPGES-1) et l’oxyde nitrique synthétase inductible (iNOS) ainsi que la production de la prostaglandine E2 (PGE2) et de l’oxyde nitrique (NO). Ces derniers (PGE2 et NO) contribuent à la synovite et la destruction du cartilage articulaire par leurs effets pro-inflammatoires, pro-cataboliques, anti-anaboliques, pro-angiogéniques et pro-apoptotiques. Les modifications épigénétiques, telles que la méthylation de l’ADN, et l’acétylation et la méthylation des histones, jouent un rôle crucial dans la régulation de l’expression des gènes. Parmi ces modifications, l’acétylation des histones est la plus documentée. Ce processus est contrôlé par deux types d’enzymes : les histones acétyltransférases (HAT) qui favorisent la transcription et les histones déacétylases (HDAC) qui l’inhibent. L’objectif de ce travail est d’examiner le rôle des enzymes HDAC dans la régulation de l’expression de la COX-2, mPGES-1 et iNOS. Nous avons montré qu’au niveau des chondrocytes, les inhibiteurs des HDAC (iHDAC), trichostatine A (TSA) et butyrate de sodium (NaBu), suppriment l’expression de la COX-2 et iNOS au niveau de l’ARNm et protéique, ainsi que la production de la PGE2 et du NO, induites par l’IL-1ß. L’effet inhibiteur à lieu sans affecter l’activité de liaison à l’ADN du facteur de transcription NF-κB (nuclear factor κ B). La TSA et le NaBu inhibent également la dégradation induite par l’IL-1ß des protéoglycanes au niveau du cartilage. Nous avons également montré, qu’au niveau des fibroblastes synoviaux, les iHDAC, TSA, NaBu et acide valproïque (VA), suppriment l’expression de la mPGES-1 ainsi que la production de la PGE2 induites par l’IL-1ß. En utilisant diverses approches expérimentales, nous avons montré que HDAC4 est impliquée dans l’induction de l’expression de la mPGES-1 par l’IL-1ß. HDAC4 exerce son action, via son activité déacétylase, en augmentant l’activité transcriptionnelle de Egr-1 (early growth factor 1), facteur de transcription principal de l’expression de la mPGES-1. L’ensemble de ces résultats suggère que les inhibiteurs des HDAC pourraient être utilisés dans le traitement de l’OA.

Role of histone methylation in the regulation of COX-2, iNOS, and mPGES-1 gene expression in human chondrocytes: Implication for Osteoarthritis

L'arthrose (OA) est une maladie articulaire dégénérative, classée comme la forme la plus fréquente au monde. Elle est caractérisée par la dégénérescence du cartilage articulaire, l’inflammation de la membrane synoviale, et le remodelage de l’os sous-chondral. Ces changements structurels et fonctionnels sont dues à de nombreux facteurs. Les cytokines, les prostaglandines (PG), et les espèces réactives de l'oxygène sont les principaux médiateurs impliqués dans la pathophysiologie de l'OA. L'interleukine-1β (IL-1β) est une cytokine pro-inflammatoire majeure qui joue un rôle crucial dans l'OA. L'IL-1β induit l'expression de la cyclooxygénase-2 (COX-2), la microsomale prostaglandine E synthase-1 (mPGES-1), la synthase inductible de l'oxyde nitrique (iNOS), ainsi que leurs produits la prostaglandine E2 (PGE2) et l'oxyde nitrique (NO). Ce sont des médiateurs essentiels de la réponse inflammatoire au cours de l'OA qui contribuent aux mécanismes des douleurs, de gonflement, et de destruction des tissus articulaires. Les modifications épigénétiques jouent un rôle très important dans la régulation de l’expression de ces gènes pro-inflammatoires. Parmi ces modifications, la méthylation/ déméthylation des histones joue un rôle critique dans la régulation des gènes. La méthylation/ déméthylation des histones est médiée par deux types d'enzymes: les histones méthyltransférases (HMT) et les histones déméthylases (HDM) qui favorisent l’activation et/ou la répression de la transcription. Il est donc nécessaire de comprendre les mécanismes moléculaires qui contrôlent l’expression des gènes de la COX-2, la mPGES-1, et l’iNOS. L'objectif de cette étude est de déterminer si la méthylation/déméthylation des histones contribute à la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS dans des chondrocytes OA humains induits par l'IL-1β. Nous avons montré que la méthylation de la lysine K4 de l'histone H3 (H3K4) par SET-1A contribue à l’activation des gènes COX-2 et iNOS dans les chondrocytes humains OA induite par l'IL-1β. Nous avons également montré que la lysine K9 de l’histone H3 (H3K9) est déméthylée par LSD1, et que cette déméthylation contribue à l’expression de la mPGES-1 induite par IL-1β dans les chondrocytes humains OA. Nous avons aussi trouvé que les niveaux d'expression des enzymes SET-1A et LSD1 sont élevés au niveau du cartilage OA. Nos résultats montrent, pour la première fois, l'implication de la méthylation/ déméthylation des histones dans la régulation de l’expression des gènes COX-2, mPGES-1, et iNOS. Ces données suggèrent que ces mécanismes pourraient être une cible potentielle pour une intervention pharmacologique dans le traitement de la physiopathologie de l'OA.

Involvement of Eukaryotic Translation Initiation Factor 5A (eIF5A) in Skeletal Muscle Stem Cell Differentiation

The eukaryotic translation initiation factor 5A (eIF5A) contains a special amino acid residue named hypusine that is required for its activity, being produced by a post-translational modification using spermidine as substrate. Stem cells from rat skeletal muscles (satellite cells) were submitted to differentiation and an increase of eIF5A gene expression was observed. Higher content of eIF5A protein was found in satellite cells on differentiation in comparison to non-differentiated satellite cells and skeletal muscle. The treatment with NI-guanyl- 1,7-diaminoheptane (GC7), a hypusination inhibitor, reversibly abolished the differentiation process. In association with the differentiation blockage, an increase of glucose consumption and lactate production and a decrease of glucose and palmitic acid oxidation were observed. A reduction in cell proliferation and protein synthesis was also observed. L-Arginine, a spermidine precursor and partial suppressor of muscle dystrophic phenotype, partially abolished the GC7 inhibitory effect on satellite cell differentiation. These results reveal a new physiological role for eIF5A and contribute to elucidate the molecular mechanisms involved in muscle regeneration.

Evidence for conformational changes in the yeast deoxyhypusine hydroxylase Lia1 upon iron displacement from its active site

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)