Preliminary Evidence for Cell Membrane Amelioration in Children with Cystic Fibrosis by 5-MTHF and Vitamin B12 Supplementation: A Single Arm Trial

Cystic fibrosis (CF) is one of the most common fatal autosomal recessive disorders in the Caucasian population caused by mutations of gene for the cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR). New experimental therapeutic strategies for CF propose a diet supplementation to affect the plasma membrane fluidity and to modulate amplified inflammatory response. The objective of this study was to evaluate the efficacy of 5-methyltetrahydrofolate (5-MTHF) and vitamin B12 supplementation for ameliorating cell plasma membrane features in pediatric patients with cystic fibrosis.A single arm trial was conducted from April 2004 to March 2006 in an Italian CF care centre. 31 children with CF aged from 3 to 8 years old were enrolled. Exclusion criteria were diabetes, chronic infections of the airways and regular antibiotics intake. Children with CF were supplemented for 24 weeks with 5-methyltetrahydrofolate (5-MTHF, 7.5 mg /day) and vitamin B12 (0.5 mg/day). Red blood cells (RBCs) were used to investigate plasma membrane, since RBCs share lipid, protein composition and organization with other cell types. We evaluated RBCs membrane lipid composition, membrane protein oxidative damage, cation content, cation transport pathways, plasma and RBCs folate levels and plasma homocysteine levels at baseline and after 24 weeks of 5-MTHF and vitamin B12 supplementation. In CF children, 5-MTHF and vitamin B12 supplementation (i) increased plasma and RBC folate levels; (ii) decreased plasma homocysteine levels; (iii) modified RBC membrane phospholipid fatty acid composition; (iv) increased RBC K(+) content; (v) reduced RBC membrane oxidative damage and HSP70 membrane association.5-MTHF and vitamin B12 supplementation might ameliorate RBC membrane features of children with CF.ClinicalTrials.gov NCT00730509

Studio ed analisi del fosfoproteoma della membrana del globulo rosso patologico

Il recente sviluppo di nanotecnologie, di nuovi strumenti per l\u2019analisi e l\u2019elaborazione bioinformatica, la disponibilit\ue0 di enormi database facilmente accessibili, insieme al completo sequenziamento del genoma umano, hanno aperto nuovi orizzonti alla ricerca biomedica. Inoltre, lo sviluppo dell\u2019analisi con gene-micro-array1, che \ue8 in grado di valutare il profilo di espressione di 50.000-80.000 geni contemporaneamente, ha permesso di individuare nuovi geni coinvolti nella patogenesi di diverse malattie e ha senz\u2019altro evidenziato come il prodotto proteico finale spesso non corrisponda al profilo di espressione dei geni corrispondenti, indicando quindi l\u2019esistenza di eventi in grado di intervenire sulle proteine neo-sintetizzate, modificandone la struttura ed influenzandone la funzione come evidenziato dal divario tra genotipo e fenotipo in patologie di interesse medico. In questo contesto, le modificazioni post-traduzionali delle proteine (MPT) costituiscono gli eventi chiave che intervengono sulle funzioni delle proteine e sulle attivit\ue0 cellulari in cui in esse sono coinvolte. Alla luce di queste considerazioni, parte della ricerca biomedica si \ue8 rivolta allo studio delle proteine e delle loro possibili MPT in vari contesti fisiopatologici di biologia cellulare. Ad oggi si conoscono pi\uf9 di duecento tipi differenti di MPT2, tra cui si annoverano la glicosilazione, la solforilazione, la nitrosilazione e la fosforilazione. Tra queste MPT, alcune sono reversibili quali, ad esempio, le fosforilazioni e le nitrosilazioni ed in quanto tali sono importanti nelle diverse attivit\ue0 della cellula, nella regolazione di processi biologici e in risposta a stress cellulari. La fosforilazione delle proteine \ue8 posta sotto il controllo dell\u2019azione combinata di due classi di enzimi: (1) le protein kinasi, che catalizzano il trasferimento di un gruppo fosforile da un composto ad alta energia ad un residuo amminoacidico (fosforilazione); (2) le protein fosfatasi, che catalizzano l\u2019idrolisi del legame fosfoesterico (defosforilazione). Nelle cellule eucariotiche, la forma pi\uf9 diffusa di fosforilazione \ue8 la formazione di un fosfoestere con il gruppo R di tirosine o di serine o treonine3. La tirosina si trova 1000 volte meno fosforilata rispetto alla serina e 100 volte rispetto alle treonina. Esistono anche fosforilazioni che interessano altri tipi di residui amminoacidici come le istidine, le arginine, gli acidi aspartici, le cisteine e gli acidi glutammici, ma la loro funzione non \ue8 stata ancora caratterizzata. L\u2019importanza biologica della fosforilazione/defosforilazione a livello cellulare \ue8 sottolineata anche dall\u2019elevato numero di geni che codificano per kinasi o fosfatasi in differenti modelli cellulari. Si calcola, infatti, che circa il 2% dell\u2019intero genoma umano sia costituito da geni che codificano proteine appartenenti a queste due classi enzimatiche4,5. Le kinasi/fosfatasi e quindi la fosforilazione/defosforilazione delle proteine sono molto importanti nelle diverse attivit\ue0 cellulari quali: il metabolismo cellulare, il ciclo cellulare, il riarrangiamento delle proteine plasma-membrana, il movimento cellulare, la degradazione delle proteine, la formazione di complessi proteici, l\u2019apoptosi e la differenziazione cellulare. Inoltre, nelle cellule eucariotiche i cambiamenti nello stato di fosforilazione delle proteine sono parte integrante delle vie di trasduzione del signaling intracellulare in risposta a stimoli esterni, ed anche del signaling intercellulare. Studi condotti fino ad ora sul profilo di fosforilazione hanno permesso di identificare alcuni gruppi di proteine che pi\uf9 frequentemente, rispetto ad altre, sono interessate da cambiamenti dello stato di fosforilazione, in particolare: le proteine strutturali della membrana, le chaperonine, i fattori di trascrizione e i recettori di membrana. Si stima che il 30% di tutte le proteine cellulari siano fosforilate. Spesso la fosforilazione avviene in siti multipli con effetti distinti sulla funzione della proteina stessa. Ecco perch\ue9 difetti o alterazioni nei geni codificanti per kinasi/fosfatasi o alterazioni a carico di siti fosforilabili/defosforilabili delle proteine possono alterare cos\uec profondamente le funzioni cellulari da contribuire in modo determinante al divario osservato tra genotipo e fenotipo. Solo recentemente, grazie allo sviluppo di nuove tecnologie, supportato dall\u2019aumento delle conoscenze, si \ue8 potuti passare dallo studio di una singola proteina e del suo stato di fosforilazione, allo studio di complessi network di interazioni delle proteine che si esplicano attraverso la fosforilazione dei diversi effettori che vi fanno parte. Si \ue8 passati quindi allo studio del fosfoproteoma, ovvero dell\u2019insieme delle proteine fosforilate in un dato momento cellulare e/o a seguito di un determinato stress a cui la cellula \ue8 stata sottoposta. Nello studio del fosfoproteoma si utilizzano le cosiddette metodiche ad alto livello tecnologico ( o high-throughoutput) tra cui l\u2019elettroforesi bidimensionale su gradiente immobilizzato (2-DE) e la spettrometria di massa (MALDI-TOF). Tali metodiche possono essere associate in un approccio integrato (integrated proteomic) ad analisi in Westernblot con anticorpi specifici, per esempio anticorpi anti-fosfotirosina, che permettono di individuare spot differentemente tirosin-fosforilati in campioni messi a confronto. Successivamente all\u2019analisi di immagine, tali spot/proteine possono essere identificate con precisione utilizzando la spettrometria di massa e la ricerca in banca dati (es NCBI database).Non disponibil

Problematiche relative alla maturazione e conservazione delle pere invernali. (Ripening and storage of winter pear: problems and solutions)

The pear can be considered one of the most important and worldwide spread fruit crops. Italy plays a primary role in this cultivar

A novel erythroid anion exchange variant (Gly796Arg) of hereditary stomatocytosis associated with dyserythropoiesis

Stomatocytoses are a group of inherited autosomal dominant hemolytic anemias and include overhydrated hereditary stomatocytosis, dehydrated hereditary stomatocytosis, hereditary cryohydrocytosis and familial pseudohyperkalemia. This article describes a novel variant of hereditary stomatocytosis due to a de novo band 3 mutation associated with signs of dyserythropoiesis. See related perspective article on page 1039

PTPε has a critical role in signaling transduction pathways and phosphoprotein network topology in red cells

Protein tyrosine phosphatases (PTPs) are crucial components of cellular signal transduction pathways. Here, we report that red blood cells (RBCs) from mice lacking PTPe (Ptpre2/2) exhibit (i) abnormal morphology; (ii) increased Ca21-activated-K1 channel activity, which was partially blocked by the Src family kinases (SFKs) inhibitor PP1; and (iii) market perturbation of the RBC membrane tyrosine (Tyr-) phosphoproteome, indicating an alteration of RBC signal transduction pathways. Using the signaling network computational analysis of the Tyr-phosphoproteomic data, we identified seven topological clusters.We studied cluster 1 containing Fyn, SFK, and Syk another tyrosine kinase. In Ptpre2/2mouse RBCs, the activity of Fyn was increased while Syk kinase activity was decreased compared to wild-type RBCs, validating the network computational analysis, and indicating a novel signaling pathway, which involves Fyn and Syk in regulation of red cell morphology

PTPε has a critical role in signaling transduction pathways and phosphoprotein network topology in red cells

Protein tyrosine phosphatases (PTPs) are crucial components of cellular signal transduction pathways. Here, we report that red blood cells (RBCs) from mice lacking PTP (Ptprε-/-) exhibit (i) abnormal morphology; (ii) increased Ca2+-activated-K+ channel activity, which was partially blocked by the Src family kinases (SFKs) inhibitor PP1; and (iii) market perturbation of the RBC membrane tyrosine (Tyr-) phosphoproteome, indicating an alteration of RBC signal transduction pathways. Using the signaling network computational analysis of the Tyr-phosphoproteomic data, we identified seven topological clusters. We studied cluster 1 containing Fyn, SFK, and Syk another tyrosine kinase. In Ptpre-/- mouse RBCs, the activity of Fyn was increased while Syk kinase activity was decreased compared to wild-type RBCs, validating the network computational analysis, and indicating a novel signaling pathway, which involves Fyn and Syk in regulation of red cell morphology