Virus-Wirt-Interaktionen bei Hepatitis-B-Virus-Infektionen: Die Rolle von Gamma2-Adaptin

Mit etwa 350 Millionen chronisch-infizierten Menschen gehört die Hepatitis-B neben der Tuberkulose und AIDS zu den häufigsten Infektionskrankheiten der Welt. Der einzig sichere Schutz vor dem bis zur Leberzirrhose persistierenden Virus bietet eine vorbeugende Impfung. Eine angemessene Therapie chronisch-erkrankter Patienten ist durch die Unkenntnis über viele Bereiche des HBV-Lebenszyklus nur eingeschränkt möglich. Gegenstand dieser Arbeit war vor allem etwas Licht in das Wechselspiel zwischen HBV und der Wirtszelle zu bringen und zelluläre Komponenten und Mechanismen zu identifizieren, die am Sortierungs- und Transportmechanismus viraler Substrukturen zur sogenannten Assembly-Plattform beteiligt sind, um dort die Freisetzung des Virus zu initiieren. Mit der vorliegenden Arbeit habe ich Methoden der Zellbiologie, Mikrobiologie, Molekularbiologie und Virologie vereint, um neue Einblicke in den HBV-Lebenszyklus zu gewinnen. Für die Ausschleusung von HBV wird seither der konstitutive Weg der Sekretion angenommen. In Anlehnung an den Mechanismus umhüllter RNA-Viren kann die Hypothese aufgestellt werden, dass das MVB (Multivesicular Body) im Prozess der HBV-Freisetzung beteiligt sein könnte. Die Freisetzung des Hepatitis-B-Virus aus einer infizierten Zelle ist ein streng organisierter Prozess, der sowohl das HBV-Coreprotein als auch die HBV-Hüllproteine zu benötigen scheint. (max. 5.000 Zeichen)Inhaltszusammenfassung in einer weiteren Sprache deutschenglischfranzösischrussischmehrsprachigsonst.Ausgangspunkt der Arbeit war eine spezifische Interaktion des großen HBV-Hüllproteins (L) mit einem neuen Mitglied der Adaptor-Protein-Komplex-Familie (AP-Komplex), dem g2?Adaptin (Hartmann-Stühler und Prange, 2001), das mutmaßlich an endosomalen Sortierungs- und Transportprozessen beteiligt ist. In Analogie zur Funktionsweise von Adaptin-Molekülen wurde vom g2-Adaptin eine Rolle in der Initiation und Steuerung der Sprossung und Freisetzung von HBV vermutet. Die im Rahmen dieser Arbeit erweiterte Charakterisierung der g2/L-Interaktion zeigte zum einen, dass die Ohrdomäne des Adaptins für die Interaktion essentiell ist und zum anderen, dass die Rekrutierung des Adaptins durch das L-Protein zu cis-Golgi-Strukturen innerhalb kleiner Transportvesikel entlang des Nukleus (perinukleär) erfolgt. Erste Ergebnisse dieser Arbeit deuteten bereits an, dass das virale Coreprotein mit demselben Adaptorprotein zu interagieren vermag. Für die g2/Core-Interaktion erwies sich in Folgearbeiten die Kopfregion des g2-Adaptins als die entscheidende Bindungsdomäne (Rost et al., 2006). Sowohl eine funktionelle Inaktivierung des g2-Adaptins durch RNA-Interferenz als auch eine g2-Adaptin- Überexpression störten die Virusmontage in späten Phasen der Morphogenese. Während ein g2-Adaptin-Überschuss die HBV-Produktion indirekt durch die Induktion dysfunktioneller endosomaler Kompartimente blockierte, verhinderte der siRNA-induzierte g2-Adaptin-Verlust die späte Ausschleusung des Virus aus der Zelle. Das Silencing von g2-Adaptin zeigte dabei weder einen Einfluss auf endosomale Strukturen noch auf die Freisetzung subviraler Partikel (Viren ohne Genom). Demzufolge scheinen sich die Mechanismen der Produktion von subviralen und viralen HBV-Partikeln bezüglich ihrer Anforderungen an Zellfunktionen und Transportwegen deutlich voneinander zu unterscheiden. Es konnten erste Hinweise darauf gefunden werden, dass die Virusmontage an endosomalen Kompartimenten (zum Beispiel dem MVB) erfolgen könnte, was durch bereits weitergeführte Untersuchungen bestätigt werden konnte (Lambert et al., J Virol, epub ahead of print). Darüber hinaus ist inzwischen bekannt, dass das Hepatitis-B-Virus für den Zusammenbau und die Freisetzung nicht nur das Adaptor-verwandte g2-Adaptin, sondern auch die endosomale Ubiquitin Ligase Nedd4, wahrscheinlich in Zusammenhang mit Ubiquitin selbst (Rost et al., 2006), benötigt. Eine Untersuchung dieser weiterführenden Aspekte war jedoch nicht mehr Inhalt dieser Arbeit. Insgesamt weisen die Daten darauf hin, dass die Sortierung und der Transport der Substrukturen des Hepatitis-B-Virus durch den MVB-Komplex zu erfolgen scheint. Dabei könnte das g2-Adaptin mit Hilfe einer Reihe von Kofaktoren (wie zum Beispiel Nedd4, Ubiquitin, etc.) eine entscheidende Rolle an der Sortierung und Anbindung des viralen L- und Coreproteins an die Assembly-Plattform spielen. Doch der genaue Mechanismus, welcher große Ähnlichkeit mit dem umhüllter RNA-Viren (wie zum Beispiel HIV-1) aufweist, bleibt noch ungeklärt. Ob weitere zelluläre Kofaktoren an der HBV-Sprossung und Freisetzung beteiligt sind, bleibt ebenfalls unbekannt und bedarf weiterer Untersuchungen.

Funktionsanalyse von Gamma2-Adaptin: ein zellulärer Adaptor der Hepatitis-B-Virus-Morphogenese

Im Replikationszyklus umhüllter Viren entstehen neue Viruspartikel durch die Knospung an Membranen der Wirtszelle. An diesem Prozess sind verschiedene zelluläre Faktoren und Mechanismen beteiligt, speziell die ESCRT-Proteinkomplexe, welche die Vesikelbildung an den MVBs steuern. Auch bei HBV ist davon auszugehen, dass Komponenten der Wirtszelle an der Umhüllung und Freisetzung der Virionen beteiligt sind, allerdings sind diese noch weitgehend unbekannt. Ziel dieser Arbeit war es daher, die zellulären Faktoren genauer zu charakterisieren und ihre Funktion bei der Virusumhüllung aufzuklären. Den Ausgangspunkt für die hier durchgeführten Untersuchungen bildeten vorangegangene Arbeiten, in denen die spezifische Interaktion des L-Hüllproteins von HBV mit g2-Adaptin nachgewiesen werden konnte. Diese ist für die Morphogenese von HBV essentiell, allerdings ist die zelluläre ebenso wie die virusspezifische Funktion von g2-Adaptin bislang unbekannt. Im Rahmen dieser Arbeit sollte daher untersucht werden, wo und wie g2-Adaptin in der Zelle funktionell ist, um daraus Rückschlüsse auf die Vorgänge bei der Morphogenese von HBV ziehen zu können. Die Grundlage für die Charakterisierung von g2-Adaptin bildete seine Ähnlichkeit zu zellulären Clathrin-Adaptorproteinen. So konnte hier gezeigt werden, dass auch g2-Adaptin ein Clathrin-Bindungsmotiv besitzt, welches eine Interaktion mit Clathrin ermöglicht. Außerdem konnte ein Ubiquitin-Interaktions-Motiv (UIM) identifiziert werden, das die Bindung an ubiquitinierte Proteine vermittelt. Diese Beobachtung deutet darauf hin, dass g2-Adaptin zu einer Gruppe monomerer Adaptorproteine zählen könnte, welche als Ubiquitin-Rezeptoren in der Zelle funktionell sind. Die folgenden Analysen zeigten eine weitere Gemeinsamkeit, da auch g2-Adaptin selbst durch Ubiquitin modifiziert wird, wobei die Ubiquitinierung von einem intakten UIM abhängt. Dieser als Coupled Monoubiquitination bezeichnete Prozess wird hierbei durch die Ubiquitin-Ligase Nedd4 vermittelt, die direkt mit g2-Adaptin interagiert. Dabei konnte nachgewiesen werden, dass die C2-Domäne von Nedd4 ebenfalls mit Ubiquitin modifiziert ist, wodurch der Kontakt zum UIM von g2-Adaptin erfolgt. Die meisten der bislang bekannten Ubiquitin-bindenden Adaptorproteine, spielen bei der Vesikelentstehung an verschiedenen zellulären Membranen eine Rolle, wo sie an der Sortierung der vorwiegend ubiquitinierten Membranproteine beteiligt sind und zelluläre Komponenten rekrutieren, welche die Vesikelabschnürung vermitteln. Die Adaptorproteine sind dabei meist mit der jeweiligen Membran assoziiert, was auch für g2-Adaptin nachgewiesen werden konnte. Diese Membranbindung wird durch den N-terminalen Proteinbereich von g2-Adaptin vermittelt und erfolgt unabhängig von den Ubiquitin-bindenden Eigenschaften und von Nedd4. Allerdings scheint die Ubiquitin-Modifikation von g2-Adaptin ausschließlich in membrangebundener Form zu erfolgen. An welchen Membranen g2-Adaptin lokalisiert ist, wurde in Immunfluoreszenzstudien untersucht, wobei eine enge Assoziation von g2-Adaptin mit späten Endosomen bzw. MVBs zu beobachten war. Bei weiteren Analysen konnte auch ein funktioneller Einfluss auf die Vesikelentstehung an den MVBs nachgewiesen werden, da durch die Depletion von g2-Adaptin stark vergrößerte, defekte MVBs induziert wurden. Dies deutet darauf hin, dass g2-Adaptin als Ubiquitin-Rezeptor an diesen Prozessen beteiligt sein könnte. Ebenso wie andere Adaptorproteine könnte es hier an die Cargo-Proteine binden, diese durch den Kontakt zu Clathrin lokal konzentrieren und die Vesikelabschnürung durch die Rekrutierung der MVB-Maschinerie vermitteln. Möglicherweise stellt g2-Adaptin hierbei den bislang nicht identifizierten Adaptor dar, der die Verbindung zwischen Nedd4 und der MVB-Kaskade herstellt. Eine ähnliche Funktion für g2-Adaptin ist auch bei der Morphogenese von HBV denkbar. Aufgrund der durchgeführten Lokalisationsstudien ist anzunehmen, dass die Umhüllung der HBV-Partikel direkt an den MVBs erfolgt. Vermutlich bindet g2-Adaptin hier an das L-Hüllprotein, wobei es durch die Rekrutierung von Clathrin zu einer lokalen Anreicherung der Hüllproteine kommt. g2-Adaptin interagiert zudem in UIM-abhängiger Weise mit dem Nukleokapsid, wobei der Kontakt direkt erfolgen könnte oder durch die Ubiquitin-Ligase Nedd4 vermittelt wird, welche über eine Late-Domäne ebenfalls mit dem Nukleokapsid verbunden ist. Anscheinend gelangt das Nukleokapsid durch den Einfluss von g2-Adaptin und Nedd4 zum Ort der Virusmorphogenese, wo die eigentliche Umhüllung und die Abschnürung der Viruspartikel erfolgen. Vermutlich sind auch hier Komponenten der MVB-Maschinerie beteiligt, die womöglich durch g2-Adaptin rekrutiert werden.

Die Rolle von gamma2-Adaptin im endo-lysosomalen Proteintransport von Säuger-Zellen

Ziel der Arbeit war es, die physiologische Funktion von 2-Adaptin zu charakterisieren. 2 Adaptin wurde 1998 erstmals von Takatsu et al. und Lewin et al. als mögliches Mitglied der Clathrin-Adapter-Proteinfamilie beschrieben. Seine genaue physiologische Funktion ist aber bis heute noch unklar. Bisherige Ergebnisse deuten darauf hin, das 2-Adaptin unabhängig von den AP-Komplexen wirkt. rnIn der HBV-Morphogenese ist eine spezielle Funktion von 2-Adaptin bekannt, da es dort nach seiner Ubiquitinierung durch Nedd4 als Adapter zwischen dem HBV L- und Core-Protein fungiert und Änderungen in der 2 Konzentration die HBV-Freisetzung blockieren.rn2-Adaptin besitzt neben den für die Clathrin-Adapter Proteine typischen Clathrin-bindenden Eigenschaften auch die Fähigkeit, Ubiquitin über sein UIM zu binden. Darüberhinaus wird 2-Adaptin durch seine Interaktion mit der Ubiquitin-Ligase Nedd4 selbst ubiquitiniert. Damit besitzt 2-Adaptin typische Eigenschaften eines Ubiquitin-Adapters. 2-Adaptin ist an MVBs lokalisiert und Abweichungen in der 2 Konzentration verändern die MVB-Morphologie. Zudem führt die Überexpression von 2-Adaptin zur Blockade der Freisetzung retroviraler VLPs und die 2 Depletion blockiert den lysosomalen Abbau von EGF, einem Substrat des endo-lysosomalen Proteintransports. Dies alles deutet auf eine mögliche Funktion von 2-Adaptin in diesem Transportsystem hin, welche in dieser Arbeit näher untersucht wurde.rnEs konnte gezeigt werden, dass die Depletion von 2-Adaptin den Abbau von endogenen (z.B. EGF, ubiquitinierte Proteine) und exogenen (z.B. das retrovirale MLV.gag-Polyprotein) Substraten des endo-lysosomalen Weges inhibiert, während sie bei 2 Überexpression verstärkt abgebaut werden. Alle bisher identifizierten „Substrate“ von 2 Adaptin, also Proteine, die durch überschüssiges 2-Adaptin abgebaut werden, besitzen eine Verbindung zum endo-lysosomalen System und / oder zur Ubiquitin-Maschinerie der Zelle. Weitere Hinweise auf eine Rolle von 2 Adaptin im MVB-Weg lieferte die Identifikation von Vps28 und Chmp2A als spezifische Interaktionspartner von 2-Adaptin. Über Vps28 erhält -Adaptin direkten Zugang zum ESCRT-I- und über Chmp2A zum ESCRT-III-Komplex. rnZudem konnte neben dem UIM eine PH-Domäne in 2-Adaptin als wichtige funktionelle Domäne identifiziert werden. Sie stellt das Modul für die Interaktion mit Rab7 dar, welche erstmals gezeigt werden konnte. Auch die Interaktion mit Rab7 deutet auf eine Rolle von 2 Adaptin im endo-lysosomalen Transportsystem hin, da Rab7 an späten Endosomen lokalisiert ist und u.a. die Fusion der MVBs mit den Lysosomen vermittelt. Da die Auswirkungen der Rab7-Überexpression und Depletion auf MLV.gag denen der 2 Überexpression bzw. Depletion entsprechen, liegt die Vermutung nahe, dass 2-Adaptin an einem ähnlich späten Schritt im endo-lysosomalen Transportsystem wirkt wie Rab7. Jedoch blockiert überschüssiges 2 Adaptin die ESCRT-abhängige VLP-Ausschleusung an der Plasmamembran und fungiert daher möglicherweise als negativer Regulator der ESCRT-Kaskade. Da die Überexpression von -Adaptin aber gleichzeitig zum vermehrten lysosomalen Abbau führt, ist eine Funktion von 2-Adaptin bei der MVB-Lysosomen-Fusion wenig wahrscheinlich. Einer solchen Funktion widerspricht auch, dass die intrazelluläre Konzentration von Rab7 und Vps28 durch überschüssiges 2-Adaptin reduziert werden. rnAls dritte funktionell wichtige Domäne in 2-Adaptin konnte ein LIR-Motiv identifiziert werden, über welches -Adaptin mit dem Autophagie-Markerprotein LC3 interagieren kann. Die Interaktion mit LC3, und damit die Verbindung zur Autophagie-Machinerie, liefert eine mögliche Erklärung für den vermehrten Abbau bei 2-Überexpression und den Abbau von Proteinen auf der MVB-Oberfläche. Dabei induziert 2-Adaptin nicht die Autophagie per se, sondern scheint als Autophagie-Adapter zu wirken, der seine Substrate, z.B. MVBs, selektiv dem Abbau durch Autophagie zuführt. rnrnEine mögliche Rolle von 2-Adaptin im zum Lysosom hin gerichteten zellulären Transport konnte bestätigt werden, wobei 2-Adaptin dabei verschiedene Funktionen übernimmt: rn als Ubiquitin-Adapter im endo-lysosomalen System, rn als negativer Regulator der ESCRT-Kaskadern und / oder als Autophagie-Adapter.rn

Untersuchungen über Wechselwirkungen zwischen Proteinen der Leber und dem großen Hüllprotein des Hepatitis-B-Virus

Zusammenfassung:Im Infektionszyklus des Hepatitis-B-Virus spielt das große L-Hüllprotein mit seiner einzigartigen PräS1-Domäne eine zentrale Rolle. Es vermittelt die Bindung und Aufnahme in die Leberzelle, die Verpackung der Nukleokapside in die Virushülle, die Regulation der cccDNA-Amplifikation und eine transkriptionelle Aktivierung in der Wirtszelle. Zur Erfüllung seiner vielfältigen Aufgaben benötigt das L-Protein Unterstützung durch Wirtzellfaktoren, von denen einige im Rahmen dieser Untersuchung durch Verwendung von PräS1-Konstrukten als Fängerproteine im Hefe-Zwei-Hybrid-System identifiziert wurden. Mehrere Klone, die im Hefe-Zwei-Hybrid-Test mit dem C-terminalen PräS1-Fängerprotein (Aminosäure 44-108) isoliert worden waren, enthielten Teile der cDNA von gamma2-Adaptin, einem mutmaßlichen Mitglied der Clathrin-Adaptor-Proteine. Diese sind für intrazelluläre Membrantransportprozesse mittels clathrinumhüllter Vesikel verantwortlich. Unter den interagierenden Klonen, die mit dem N-terminalen Konstrukt des L-Proteins (Aminosäure 1-70) isoliert worden waren, befand sich überproportional häufig eine cDNA, die der schweren Kette H4 der Inter-Alpha-Trypsin-Inhibitor-Familie homolog war. H4 besitzt vermutlich bei der 'Akute-Phase-Reaktion', die Entzündungen folgt, und bei der Stabilisierung der extrazellulären Matrix physiologische Bedeutung. Weitere Klone kodierten für die Serinprotease C1r. Diese ist Bestandteil des C1-Komplex, der ersten Komponente des klassischen Komplementsystems. Die Spezifität der Bindung zwischen den positiven Klonen und der PräS1-Domäne wurde in weiteren biochemischen Interaktionstests bestätigt, sodaß H4, C1r und gamma2-Adaptin als Wirtszellfaktoren in der Physiologie des Hepatitis-B-Virus wahrscheinlich eine Rolle spielen.Abstract:Little is known about host cell factors necessary for hepatitis B virus assembly and infectivity. Central to virogenesis is the large L envelope protein that mediates hepatocyte receptor binding, envelopment of viral capsids, regulation of supercoiled DNA amplification and transcriptional transactivation. To assess its multiple functions and host-protein assistance involved, we here initiated a yeast two-hybrid screen using the L-specific preS1 domain as bait to screen a human liver cDNA library for L-interacting proteins. One of the most prominent cDNAs interacting with aminoacid sequence 44-108 of L-protein encodes for gamma2-adaptin, a novel clathrin adaptor-related protein responsible for protein sorting and trafficking. Among the clones interacting with the N-terminal construct of L-protein (aminoacid sequence 1-70), a frequently isolated cDNA corresponds to the gene for inter-alpha-trypsin family heavy chain H4, likely to be involved in acute inflammatory phase response and stabilization of extracellular matrices. Some other interacting clones were found to carry the cDNA for the serine protease C1r, a subunit of the C1 complex which initiates the classical complement cascade. The specificity of the interaction between the positive clones and the preS1 domain was further confirmed in independent biochemical experiments. Taken together, the results suggest a role for H4, C1r and gamma2-adaptin as host-cell factors in L-mediated process of viral biogenesis and/or pathogenesis.

A collagen-like peptide stimulates tyrosine phosphorylation of syk and phospholipase C gamma2 in platelets independent of the integrin alpha2beta1.

Activation of platelets by collagen is mediated through a tyrosine kinase-dependent pathway that is associated with phosphorylation of the Fc receptor gamma chain, the tyrosine kinase syk, and phospholipase C gamma2 (PLC gamma2). We recently described a collagen-related triple-helical peptide (CRP) with the sequence GCP*(GPP*)GCP*G (single letter amino acid code: P* = hydroxyproline; Morton et al, Biochem J306:337, 1995). The cross-linked peptide is a potent stimulus of platelet activation but, unlike collagen, does not support alpha2beta1-mediated, Mg2+-dependent adhesion, suggesting that its action is independent of the integrin alpha2beta1. This finding suggests the existence of a platelet receptor other than alpha2beta1 that underlies activation. In the present study, we show that CRP stimulates tyrosine phosphorylation of the same pattern of proteins in platelets as collagen, including syk and PLC gamma2. Protein tyrosine phosphorylation induced by CRP is not altered in the absence of Mg2+ or the presence of monoclonal antibodies (MoAbs) to the integrin alpha2beta1 (MoAb 6F1 and MoAb 13), conditions that prevent the interaction of collagen with the integrin. In contrast, phosphorylation of syk and PLC gamma2 by collagen is partially reduced by MoAb 6F1 and MoAb 13 or by removal of Mg2+. This may reflect a direct role of alpha2beta1 in collagen-induced signaling events or an indirect role in which the integrin facilitates the binding of collagen to its signaling receptor. The results show an alpha2beta1-independent pathway of platelet activation by CRP that involves phosphorylation of syk and PLC gamma2. This pathway appears to contribute to platelet activation by collagen.

Role of genetic polymorphism peroxisome proliferator-activated receptor-gamma2 Pro12Ala on ethnic susceptibility to diabetes in South-Asian and Caucasian subjects: Evidence for heterogeneity

OBJECTIVE: To determine whether the peroxisome proliferator-activated receptor (PPAR)-gamma Pro12ala polymorphism modulates susceptibility to diabetes in South Asians. RESEARCH DESIGN AND METHODS: South Asians (n = 697) and Caucasians (n = 457) living in Dallas/Forth Worth, Texas, and South Asians living in Chennai, India (n = 1,619), were enrolled for this study. PPAR-gamma Pro12Ala was determined using restriction fragment-length polymorphism. Insulin responsiveness to an oral glucose tolerance test (OGTT) was measured in nondiabetic subjects. RESULTS: The Caucasian diabetic subjects had significantly lower prevalence of PPAR-gamma 12Ala when compared with the Caucasian nondiabetic subjects (20 vs. 9%, P = 0.006). However, there were no significant differences between diabetic and nondiabetic subjects with reference to the Pro12Ala polymorphism among the South Asians living in Dallas (20 vs. 23%) and in India (19 vs. 19.3%). Although Caucasians carrying PPAR-gamma Pro12Ala had lower plasma insulin levels at 2 h of OGTT than the wild-type (Pro/Pro) carriers (76 +/- 68 and 54 +/- 33 microU/ml, respectively, P = 0.01), no differences in either fasting or 2-h plasma insulin concentrations were found between South Asians carrying the PPAR-gamma Pro12Ala polymorphism and those with the wild-type genotype at either Chennai or Dallas. CONCLUSIONS: Although further replication studies are necessary to test the validity of the described genotype-phenotype relationship, our study supports the hypothesis that the PPAR-gamma Pro12Ala polymorphism is protective against diabetes in Caucasians but not in South Asians.

Identification of a gene encoding adaptin-like protein in the Paracoccidioides brasiliensis genome by random amplified polymorphic DNA analysis

Paracoccidioides brasiliensis isolates are not homogeneous in their patterns of pathogenicity in animals and adhesion to epithelial cells. During this investigation, genotypic differences were observed between two samples of P. brasiliensis strain 18 yeast phase (Pbl 8) previously cultured many times, one taken before (Pb18a) and the other after (Pb18b) animal inoculation. Random amplified polymorphic DNA analysis using the primer OPJ4 distinguished Pb18b from Pbl Ba by one 308 bp DNA fragment, which after cloning and sequencing was shown to encode a polypeptide sequence homologous to the protein beta-adaptin. It is suggested, by comparison to other micro-organisms, that this protein might play an important role in the virulence of P. brasiliensis. This result demonstrates the influence of in vitro subculturing on the genotype of this organism.

NEW FORMATION MECHANISM OF ELECTRIC-FIELD DOMAIN DUE TO GAMMA-X SEQUENTIAL TUNNELING IN GAAS/ALAS SUPERLATTICES

We have studied the sequential tunneling of doped weakly coupled GaAs/ALAs superlattices (SLs), whose ground state of the X valley in AlAS layers is designed to be located between the ground state (E(GAMMA1)) and the first excited state (E(GAMMA2)) of the GAMMA valley in GaAs wells. The experimental results demonstrate that the high electric field domain in these SLs is attributed to the GAMMA-X sequential tunneling instead of the usual sequential resonant tunneling between subbands in adjacent wells. Within this kind of high field domain, electrons from the ground state in the GaAs well tunnel to the ground state of the X valley in the nearest AlAs layer, then through very rapid real-space transfer relax from the X valley in the AlAs layer to the ground state of the GAMMA valley of the next GaAs well.

Receptor and G betagamma isoform-specific interactions with G protein-coupled receptor kinases.

The G protein-coupled receptor (GPCR) kinases (GRKs) phosphorylate and desensitize agonist-occupied GPCRs. GRK2-mediated receptor phosphorylation is preceded by the agonist-dependent membrane association of this enzyme. Previous in vitro studies with purified proteins have suggested that this translocation may be mediated by the recruitment of GRK2 to the plasma membrane by its interaction with the free betagamma subunits of heterotrimeric G proteins (G betagamma). Here we demonstrate that this mechanism operates in intact cells and that specificity is imparted by the selective interaction of discrete pools of G betagamma with receptors and GRKs. Treatment of Cos-7 cells transiently overexpressing GRK2 with a beta-receptor agonist promotes a 3-fold increase in plasma membrane-associated GRK2. This translocation of GRK2 is inhibited by the carboxyl terminus of GRK2, a known G betagamma sequestrant. Furthermore, in cells overexpressing both GRK2 and G beta1 gamma2, activation of lysophosphatidic acid receptors leads to the rapid and transient formation of a GRK/G betagamma complex. That G betagamma specificity exists at the level of the GPCR and the GRK is indicated by the observation that a GRK2/G betagamma complex is formed after agonist occupancy of the lysophosphatidic acid and beta-adrenergic but not thrombin receptors. In contrast to GRK2, GRK3 forms a G betagamma complex after stimulation of all three GPCRs. This G betagamma binding specificity of the GRKs is also reflected at the level of the purified proteins. Thus the GRK2 carboxyl terminus binds G beta1 and G beta2 but not G beta3, while the GRK3 fusion protein binds all three G beta isoforms. This study provides a direct demonstration of a role for G betagamma in mediating the agonist-stimulated translocation of GRK2 and GRK3 in an intact cellular system and demonstrates isoform specificity in the interaction of these components.

Droplet generation with modulated AC electromagnetic field at nozzle exit

A method of droplet generation based on applying a modulated AC high frequency magnetic field in the localized region of capillary breakup is considered as ans alternative to traditional methods for high temperature liquid melt droplet serial production by pressure variation. The method is based on a pseudo-spectral approximation with a coordinate transformation adaptin to the developing free surface. The electromagnetic field is recomputed continuously with the domain shape change. Practical application cases for liquid silicon droplets of 0.5 - 2 mm diameter are considered in detail.

Solitary and repetitive binding motifs for the AP2 complex alpha-appendage in amphiphysin and other accessory proteins

Adaptor protein (AP) complexes bind to transmembrane proteins destined for internalization and to membrane lipids, so linking cargo to the accessory internalization machinery. This machinery interacts with the appendage domains of APs, which have platform and beta-sandwich subdomains, forming the binding surfaces for interacting proteins. Proteins that interact with the subdomains do so via short motifs, usually found in regions of low structural complexity of the interacting proteins. So far, up to four motifs have been identified that bind to and partially compete for at least two sites on each of the appendage domains of the AP2 complex. Motifs in individual accessory proteins, their sequential arrangement into motif domains, and partial competition for binding sites on the appendage domains coordinate the formation of endocytic complexes in a temporal and spatial manner. In this work, we examine the dominant interaction sequence in amphiphysin, a synapse-enriched accessory protein, which generates membrane curvature and recruits the scission protein dynamin to the necks of coated pits, for the platform subdomain of the alpha-appendage. The motif domain of amphiphysin1 contains one copy of each of a DX(F/W) and FXDXF motif. We find that the FXDXF motif is the main determinant for the high affinity interaction with the alpha-adaptin appendage. We describe the optimal sequence of the FXDXF motif using thermodynamic and structural data and show how sequence variation controls the affinities of these motifs for the alpha-appendage.

Corrélats neuronaux de la mémoire de travail en magnétoencéphalographie à l’état de repos.

Purpose: There are few studies demonstrating the link between neural oscillations in magnetoencephalography (MEG) at rest and cognitive performance. Working memory is one of the most studied cognitive processes and is the ability to manipulate information on items kept in short-term memory. Heister & al. (2013) showed correlation patterns between brain oscillations at rest in MEG and performance in a working memory task (n-back). These authors showed that delta/theta activity in fronto-parietal areas is related to working memory performance. In this study, we use resting state MEG oscillations to validate these correlations with both of verbal (VWM) and spatial (SWM) working memory, and test their specificity in comparison with other cognitive abilities. Methods: We recorded resting state MEG and used clinical neuropsychological tests to assess working memory performance in 18 volunteers (6 males and 12 females). The other neuropsychological tests of the WAIS-IV were used as control tests to assess the specificity of the correlation patterns with working memory. We calculated means of Power Spectrum Density for different frequency bands (delta, 1-4Hz; theta, 4-8Hz; alpha, 8-13Hz; beta, 13-30Hz; gamma1, 30-59Hz; gamma2, 61-90Hz; gamma3, 90-120Hz; large gamma, 30-120Hz) and correlated MEG power normalised for the maximum in each frequency band at the sensor level with working memory performance. We then grouped the sensors showing a significant correlation by using a cluster algorithm. Results: We found positive correlations between both types of working memory performance and clusters in the bilateral posterior and right fronto-temporal regions for the delta band (r2 =0.73), in the fronto-middle line and right temporal regions for the theta band (r2 =0.63) as well as in the parietal regions for the alpha band (r2 =0.78). Verbal working memory and spatial working memory share a common fronto-parietal cluster of sensors but also show specific clusters. These clusters are specific to working memory, as compared to those obtained for other cognitive abilities and right posterior parietal areas, specially in slow frequencies, appear to be specific to working memory process. Conclusions: Slow frequencies (1-13Hz) but more precisely in delta/theta bands (1-8Hz), recorded at rest with magnetoencephalography, predict working memory performance and support the role of a fronto-parietal network in working memory.

Evidence for an association with type 2 diabetes mellitus at the PPARG locus in a South Indian population

Peroxisome proliferator-activated receptor-gamma2 (PPARG2) is a nuclear hormone receptor of ligand-dependent transcription factor involved in adipogenesis and a molecular target of the insulin sensitizers thiazolidinediones. We addressed the question of whether the 3 variants (-1279G/A, Pro12Ala, and His478His) in the PPARG2 gene are associated with type 2 diabetes mellitus and its related traits in a South Indian population. The study subjects (1000 type 2 diabetes mellitus and 1000 normal-glucose-tolerant subjects) were chosen randomly from the Chennai Urban Rural Epidemiology Study, an ongoing population-based study in southern India. The variants were screened by single-stranded conformational variant, direct sequencing, and restriction fragment length polymorphism. Linkage disequilibrium was estimated from the estimates of haplotypic frequencies. The -1279G/A, Pro12Ala, and His478His variants of the PPARG2 gene were not associated with type 2 diabetes mellitus. However, the 2-loci analyses showed that, in the presence of Pro/Pro genotype of the Pro12Ala variant, the -1279G/A promoter variant showed increased susceptibility to type 2 diabetes mellitus (odds ratio, 2.092; 95% confidence interval, 1.22-3.59; P = .008), whereas in the presence of 12Ala allele, the -1279G/A showed a protective effect against type 2 diabetes mellitus (odds ratio, 0.270; 95% confidence interval, 0.15-0.49; P < .0001). The 3-loci haplotype analysis showed that the A-Ala-T (-1279G/A-Pro12Ala-His478His) haplotype was associated with a reduced risk of type 2 diabetes mellitus (P < .0001). Although our data indicate that the PPARG2 gene variants, independently, have no association with type 2 diabetes mellitus, the 2-loci genotype analysis involving -1279G/A and Pro12Ala variants and the 3-loci haplotype analysis have shown a significant association with type 2 diabetes mellitus in this South Indian population.

CLEC-2 activates Syk through dimerization

The C-type lectin receptor CLEC-2 activates platelets through Src and Syk tyrosine kinases, leading to tyrosine phosphorylation of downstream adapter proteins and effector enzymes, including phospholipase-C gamma2. Signaling is initiated through phosphorylation of a single conserved tyrosine located in a YxxL sequence in the CLEC-2 cytosolic tail. The signaling pathway used by CLEC-2 shares many similarities with that used by receptors that have 1 or more copies of an immunoreceptor tyrosine-based activation motif, defined by the sequence Yxx(L/I)x(6-12)Yxx(L/I), in their cytosolic tails or associated receptor chains. Phosphorylation of the conserved immunoreceptor tyrosine-based activation motif tyrosines promotes Syk binding and activation through binding of the Syk tandem SH2 domains. In this report, we present evidence using peptide pull-down studies, surface plasmon resonance, quantitative Western blotting, tryptophan fluorescence measurements, and competition experiments that Syk activation by CLEC-2 is mediated by the cross-linking through the tandem SH2 domains with a stoichiometry of 2:1. In support of this model, cross-linking and electron microscopy demonstrate that CLEC-2 is present as a dimer in resting platelets and converted to larger complexes on activation. This is a unique mode of activation of Syk by a single YxxL-containing receptor.

A novel interaction between FlnA and Syk regulates platelet ITAM-mediated receptor signaling and function

Filamin A (FlnA) cross-links actin filaments and connects the Von Willebrand factor receptor GPIb-IX-V to the underlying cytoskeleton in platelets. Because FlnA deficiency is embryonic lethal, mice lacking FlnA in platelets were generated by breeding FlnA(loxP/loxP) females with GATA1-Cre males. FlnA(loxP/y) GATA1-Cre males have a macrothrombocytopenia and increased tail bleeding times. FlnA-null platelets have decreased expression and altered surface distribution of GPIbalpha because they lack the normal cytoskeletal linkage of GPIbalpha to underlying actin filaments. This results in approximately 70% less platelet coverage on collagen-coated surfaces at shear rates of 1,500/s, compared with wild-type platelets. Unexpectedly, however, immunoreceptor tyrosine-based activation motif (ITAM)- and ITAM-like-mediated signals are severely compromised in FlnA-null platelets. FlnA-null platelets fail to spread and have decreased alpha-granule secretion, integrin alphaIIbbeta3 activation, and protein tyrosine phosphorylation, particularly that of the protein tyrosine kinase Syk and phospholipase C-gamma2, in response to stimulation through the collagen receptor GPVI and the C-type lectin-like receptor 2. This signaling defect was traced to the loss of a novel FlnA-Syk interaction, as Syk binds to FlnA at immunoglobulin-like repeat 5. Our findings reveal that the interaction between FlnA and Syk regulates ITAM- and ITAM-like-containing receptor signaling and platelet function.