Pronounced Segregation of Donor Mitochondria Introduced by Bovine Ooplasmic Transfer to the Female Germ-Line

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

Heteroplasmy in mammal mitochondrial deoxyribonucleic acid

La nature a développé diverses stratégies afin d’assurer le commencement de la vie dans des conditions d’homoplasmie, c’est-à-dire des conditions telles que les cellules sont dotées du même ADN mitochondrial. Toutefois, des nouveaux haplotypes de l’acide désoxyribonucléique mitochondrial (ADNmt) peuvent apparaitre et croître de plusieurs façons tout au long de la durée d’une vie menant à l’hétéroplasmie. Par exemple, l’hétéroplasmie de l’ADNmt peut être créée artificiellement par des technologies reproductives assistées, ainsi que naturellement par le processus de vieillissement. De ce fait, la thèse de ce doctorat fut divisée en deux principaux objectifs. Le premier étant celui d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt produit par le transfert nucléaire des cellules somatiques (SCNT) lors du développement de l’embryon jusqu’au fœtus et aux tissus adultes de bovins clonés. En ce qui concerne le second objectif, il s’agit d’analyser les changements survenus dans l’hétéroplasmie de l’ADNmt causés par le vieillissement dans une cellule somatique adulte et dans des tissus germinaux durant l’ovogénèse, ainsi qu’au début de l’embryogenèse et dans la procédure de culture in vitro sur des souris. Dans la première série d’expériences sur des bovins, des fibroblastes fœtaux transportant une mutation d’ADNmt (insertion de 66 pb) furent fusionnés avec des ovocytes receveurs transportant l’ADNmt du type sauvage. La présence d’ADNmt venant de la cellule donneuse a été analysée à différents stades de développement, soit sur des embryons âgés de 17 jours (n=17), des fœtus âgés de 40 jours (n=3), des fœtus âgés de 60 jours (n=3), un fœtus âgé de 240 jours et 3 clones post-nataux âgés de 18 à 24 mois. Chaque individu s’est avéré être hétéroplasmique et 99 % (103/104) des échantillons de tissus analysés étaient également hétéroplasmiques. Cependant, l’ovaire venant du fœtus de 240 jours fut le seul à être homoplasmique pour l’ADNmt de l’ovocyte receveur. Dans la plupart des échantillons analysés (95,2 %, soit 99/104) la moyenne d’hétéroplasmie était de 1,46 %. Par contre, un fœtus âgé de 40 jours a présenté un niveau élevé d’hétéroplasmie (20,9 %), indiquant ainsi que des évènements rares d’augmentation de l’ADNmt des cellules donneuses peuvent survenir. Étant donné que la majorité des clones SCNT montrait de l’hétéroplasmie de l’ADNmt à des proportions comparables à celles des cellules donneuses au moment de la reconstruction de l’embryon, on a pu conclure que l’hétéroplasmie produite par des techniques de transfert nucléaire utilisant des cellules somatiques est due à une ségrégation neutre de l’ADNmt. Dans la seconde série d’expériences sur des souris, des femelles de différents âges, c.à.d. jeunes (0 – 8 mois), moyennes (8 – 16 mois) et vieilles (16 – 24 mois), ont été synchronisées (gonadotrophines) et sacrifiées dans le but d’obtenir des ovocytes au stade de vésicule germinal, et des ovocytes au stade métaphase-II produits in vivo et in vitro. De plus, des embryons in vivo et in vitro au stade de deux-cellules et des embryons au stade de blastocystes ont été obtenus de femelles jeunes. Différents tissus somatiques, venant de femelles des trois stades d’âge ont été obtenus : cerveau, foie, muscle et du cumulus ovocytaire. De plus, l’effet du vieillissement a été mesuré selon la fertilité de la femelle. En effet, les effets sur l’hétéroplasmie du vieillissement, du stade de développement et de la culture in vitro ont été mesurés dans des ovocytes et dans des embryons. Les effets du vieillissement sur les mitochondries ont été mesurés par rapport au nombre total de copies de l’ADNmt, au pourcentage des délétions communes et sur l’expression de trois gènes : Ndufs4, Mt-nd2 and Mt-nd4. Il a été possible d’observer que la fertilité des femelles dans la colonie de souris diminuait avec l’âge. En fait, le vieillissement affectait l’ADNmt dans les tissus somatiques, cependant il n’avait pas d’effet sur le cumulus, les ovocytes et les embryons. Le nombre de délétions de l’ADNmt augmentait pendant la reprise de la méiose et celui-ci diminuait au début du développement embryonnaire. La culture in vitro n’affectait pas la quantité d’ADNmt dans la plupart des tissus germinaux. Puisque nous n’avons pas trouvé d’effet de l’âge dans la majorité des paramètres mitochondriaux analysés dans les ovocytes et les embryons, il est suggéré que la délétion commune de l’ADNmt dans les tissus germinaux est davantage reliée au statut cellulaire de la production d’énergie qu’au processus de vieillissement. Deux sources différentes de mutations de l’ADNmt produites dans les ovocytes normaux ou reconstitués ont produit différents résultats d’hétéroplasmie au début de l’embryogénèse. Chez les bovins, l’hétéroplasmie artificielle impliquant une petite insertion (66 pb) dans la région non codante (D-loop) de l’ADNmt a été vraisemblablement non nocive pour l’embryon, tolérant la persistance de l’ADNmt étranger pendant les différents stades du développement des clones. Chez les souris, l’hétéroplasmie naturelle produite par une grande délétion (4974 pb délétion commune) dans la région codante de l’ADNmt a été vraisemblablement nocive pour l’embryon et par conséquent éliminée pour assurer l’homoplasmie au début du développement embryonnaire.

Latitudinal phytoplankton distribution and the neutral theory of biodiversity

Aim Recent studies have suggested that global diatom distributions are not limited by dispersal, in the case of both extant species and fossil species, but rather that environmental filtering explains their spatial patterns. Hubbell's neutral theory of biodiversity provides a framework in which to test these alternatives. Our aim is to test whether the structure of marine phytoplankton (diatoms, dinoflagellates and coccolithophores) assemblages across the Atlantic agrees with neutral theory predictions. We asked: (1) whether intersite variance in phytoplankton diversity is explained predominantly by dispersal limitation or by environmental conditions; and (2) whether species abundance distributions are consistent with those expected by the neutral model. Location Meridional transect of the Atlantic (50 degrees N50 degrees S). Methods We estimated the relative contributions of environmental factors and geographic distance to phytoplankton composition using similarity matrices, Mantel tests and variation partitioning of the species composition based upon canonical ordination methods. We compared the species abundance distribution of phytoplankton with the neutral model using Etienne's maximum-likelihood inference method. Results Phytoplankton communities are slightly more determined by niche segregation (24%), than by dispersal limitation and ecological drift (17%). In 60% of communities, the assumption of neutrality in species' abundance distributions could not be rejected. In tropical zones, where oceanic gyres enclose large stable water masses, most communities showed low species immigration rates; in contrast, we infer that communities in temperate areas, out of oligotrophic gyres, have higher rates of species immigration. Conclusions Phytoplankton community structure is consistent with partial niche assembly and partial dispersal and drift assembly (neutral processes). The role of dispersal limitation is almost as important as habitat filtering, a fact that has been largely overlooked in previous studies. Furthermore, the polewards increase in immigration rates of species that we have discovered is probably caused by water mixing conditions and productivity.

Formation of neutral molecules of potential stellar interest by neutralisation of negative ions in a mass spectrometer - The application of experiment and molecular modelling in concert

This paper is a modified version of a lecture which describes the synthesis, structure and reactivity of some neutral molecules of stellar significance. The neutrals are formed in the collision cell of a mass spectrometer following vertical Franck-Condon one electron oxidation of anions of known bond connectivity. Neutrals are characterised by conversion to positive ions and by extensive theoretical studies at the CCSD(T)/aug-cc-pVDZ//B3LYP/6-31G(d) level of theory. Four systems are considered in detail, viz (i) the formation of linear C-4 and its conversion to the rhombus C-4, (ii) linear C-5 and the atom scrambling of this system when energised, (iii) the stable cumulene oxide CCCCCO, and (iv) the elusive species O2C-CO. This paper is not intended to be a review of interstellar chemistry: examples are selected from our own work in this area. (C) 2002 Elsevier Science Inc. All rights reserved.

Structures of three different neutral polysaccharides of Acinetobacter baumannii, NIPH190, NIPH201, and NIPH615, assigned to K30, K45, and K48 capsule types, respectively, based on capsule biosynthesis gene clusters

Neutral capsular polysaccharides (CPSs) were isolated from Acinetobacter baumannii NIPH190, NIPH201, and NIPH615. The CPSs were found to contain common monosaccharides only and to be branched with a side-chain 1→3-linked β-d-glucopyranose residue. Structures of the oligosaccharide repeat units (K units) of the CPSs were elucidated by 1D and 2D 1H and 13C NMR spectroscopy. Novel CPS biosynthesis gene clusters, designated KL30, KL45, and KL48, were found at the K locus in the genome sequences of NIPH190, NIPH201, and NIPH615, respectively. The genetic content of each gene cluster correlated with the structure of the CPS unit established, and therefore, the capsular types of the strains studied were designated as K30, K45, and K48, respectively. The initiating sugar of each K unit was predicted, and glycosyltransferases encoded by each gene cluster were assigned to the formation of the linkages between sugars in the corresponding K unit.

Novel cationic and neutral analogues of bile acids: Synthesis and preliminary study of their aggregation properties

Novel cationic and neutral analogues of bile acids (1-6) were synthesized and their aggregation properties studied. Cations 1 and 2 formed thermoreversible gels in aqueous salt solutions, whereas neutral 4 formed gels in water in the presence of organic solvents such as ethanol, methanol, DMSO, and DMF. The gels derived from 1 and 4 have been investigated by SEM and with pyrene as a fluorescent probe.

Variation at Diabetes- and Obesity-Associated Loci May Mirror Neutral Patterns of Human Population Diversity and Diabetes Prevalence in India

South Asian populations harbor a high degree of genetic diversity, due in part to demographic history. Two studies on genome-wide variation in Indian populations have shown that most Indian populations show varying degrees of admixture between ancestral north Indian and ancestral south Indian components. As a result of this structure, genetic variation in India appears to follow a geographic cline. Similarly, Indian populations seem to show detectable differences in diabetes and obesity prevalence between different geographic regions of the country. We tested the hypothesis that genetic variation at diabetes-and obesity-associated loci may be potentially related to different genetic ancestries. We genotyped 2977 individuals from 61 populations across India for 18 SNPs in genes implicated in T2D and obesity. We examined patterns of variation in allele frequency across different geographical gradients and considered state of origin and language affiliation. Our results show that most of the 18 SNPs show no significant correlation with latitude, the geographic cline reported in previous studies, or by language family. Exceptions include KCNQ1 with latitude and THADA and JAK1 with language, which suggests that genetic variation at previously ascertained diabetes-associated loci may only partly mirror geographic patterns of genome-wide diversity in Indian populations.

Understanding Self-Segregation of Immiscible Peripheral Segments in Pseudodendritic Hyperbranched Polydithioacetals: Formation of Improved Janus Structures

Peripherally heterofunctionalized hyperbranched polymers (HBPs) undergo immiscibility-driven self-segregation of the outer segments to form Janus molecular entities (Macromolecules 2012, 45, 2348). In HBPs prepared via AB2 type self-condensation, single-step peripheral heterofunctionalization would lead to random distribution of the two types of terminal units, namely, homofunctionalized (homo-T) and heterofunctionalized (hetero-T) termini. Here, we examine the role of such hetero-T units on the self-segregation of heterofunctionalized pseudodendritic hyperbranched polydithioacetals. Three different heterofunctionalized HB dithioacetals bearing roughly 50 mol % each of docsyl (C-22) and MPEG-350 chains at the periphery were prepared: one of them carried a statistical distribution of homo-T and hetero-T units, and the other carried only two types of homo-T (-TR1R1 and -TR2R2) termini, whereas the third carried largely hetero-T (-TR1R2) termini. Careful examination of DSC and SAXS data reveals that the self-segregation is most effective in HBPs devoid of hetero-T units; interestingly, however, it also showed that randomly heterofunctionalized HBPs self-segregated nearly as effectively.

Structure of a fig wasp community: Temporal segregation of oviposition and larval diets

Observations were made on six fig wasp species on Ficus racemosa growing in the Xishuangbanna Tropical Botanic Garden, Yunnan Province, China. The oviposition sequence was determined for Apocryptophagus testacea, Apocrypta sp2, Apocryptophagus mayri, Cera

Phylogeographic analysis of mtDNA variation in four ethnic populations from Yunnan Province: new data and a reappraisal

Two sets of mitochondrial DNA (mtDNA) hypervariable segment I (HVS-I) data from four ethnic populations (Tibetan, Va, Dai, and Lahu) from Yunnan Province, China, were analyzed here by using phylogeographic methods. The results suggest that more attention

Strikingly different penetrance of LHON in two Chinese families with primary mutation G11778A is independent of mtDNA haplogroup background and secondary mutation G13708A

The penetrance of Leber's hereditary optic neuropathy (LHON) in families with primary mitochondrial DNA (mtDNA) mutations is very complex. Matrilineal and nuclear genetic background, as well as environmental factors, have been reported to be involved in d