OHMM: a Hidden Markov Model accurately predicting the occupancy of a transcription factor with a self-overlapping binding motif

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>DNA sequence binding motifs for several important transcription factors happen to be self-overlapping. Many of the current regulatory site identification methods do not explicitly take into account the overlapping sites. Moreover, most methods use arbitrary thresholds and fail to provide a biophysical interpretation of statistical quantities. In addition, commonly used approaches do not include the location of a site with respect to the transcription start site (TSS) in an integrated probabilistic framework while identifying sites. Ignoring these features can lead to inaccurate predictions as well as incorrect design and interpretation of experimental results.</p> <p>Results</p> <p>We have developed a tool based on a Hidden Markov Model (HMM) that identifies binding location of transcription factors with preference for self-overlapping DNA motifs by combining the effects of their alternative binding modes. Interpreting HMM parameters as biophysical quantities, this method uses the occupancy probability of a transcription factor on a DNA sequence as the discriminant function, earning the algorithm the name OHMM: <b>O</b>ccupancy via <b>H</b>idden <b>M</b>arkov <b>M</b>odel. OHMM learns the classification threshold by training emission probabilities using unaligned sequences containing known sites and estimating transition probabilities to reflect site density in all promoters in a genome. While identifying sites, it adjusts parameters to model site density changing with the distance from the transcription start site. Moreover, it provides guidance for designing padding sequences in gel shift experiments. In the context of binding sites to transcription factor NF-κB, we find that the occupancy probability predicted by OHMM correlates well with the binding affinity in gel shift experiments. High evolutionary conservation scores and enrichment in experimentally verified regulated genes suggest that NF-κB binding sites predicted by our method are likely to be functional.</p> <p>Conclusion</p> <p>Our method deals specifically with identifying locations with multiple overlapping binding sites by computing the local occupancy of the transcription factor. Moreover, considering OHMM as a biophysical model allows us to learn the classification threshold in a principled manner. Another feature of OHMM is that we allow transition probabilities to change with location relative to the TSS. OHMM could be used to predict physical occupancy, and provides guidance for proper design of gel-shift experiments. Based upon our predictions, new insights into NF-κB function and regulation and possible new biological roles of NF-κB were uncovered.</p

Autophagy promotes tumor cell survival and restricts necrosis, inflammation, and tumorigenesis

SummaryDefective apoptosis renders immortalized epithelial cells highly tumorigenic, but how this is impacted by other common tumor mutations is not known. In apoptosis-defective cells, inhibition of autophagy by AKT activation or by allelic disruption of beclin1 confers sensitivity to metabolic stress by inhibiting an autophagy-dependent survival pathway. While autophagy acts to buffer metabolic stress, the combined impairment of apoptosis and autophagy promotes necrotic cell death in vitro and in vivo. Thus, inhibiting autophagy under conditions of nutrient limitation can restore cell death to apoptosis-refractory tumors, but this necrosis is associated with inflammation and accelerated tumor growth. Thus, autophagy may function in tumor suppression by mitigating metabolic stress and, in concert with apoptosis, by preventing death by necrosis

Relationship Between Pain and Delirium in Critically Ill Adults

OBJECTIVES: Although opioids are frequently used to treat pain, and are an important risk for ICU delirium, the association between ICU pain itself and delirium remains unclear. We sought to evaluate the relationship between ICU pain and delirium. DESIGN: Prospective cohort study. SETTING: A 32-bed academic medical-surgical ICU. PATIENTS: Critically ill adults ( n = 4,064) admitted greater than or equal to 24 hours without a condition hampering delirium assessment. INTERVENTIONS: None. MEASUREMENTS AND MAIN RESULTS: Daily mental status was classified as arousable without delirium, delirium, or unarousable. Pain was assessed six times daily in arousable patients using a 0-10 Numeric Rating Scale (NRS) or the Critical Care Pain Observation Tool (CPOT); daily peak pain score was categorized as no (NRS = 0/CPOT = 0), mild (NRS = 1-3/CPOT = 1-2), moderate (NRS = 4-6/CPOT = 3-4), or severe (NRS = 7-10/CPOT = 5-8) pain. To address missingness, a Multiple Imputation by Chained Equations approach that used available daily pain severity and 19 pain predictors was used to generate 25 complete datasets. Using a first-order Markov model with a multinomial logistic regression analysis, that controlled for 11 baseline/daily delirium risk factors and considered the competing risks of unarousability and ICU discharge/death, the association between peak daily pain and next-day delirium in each complete dataset was evaluated. RESULTS: Among 14,013 ICU days (contributed by 4,064 adults), delirium occurred on 2,749 (19.6%). After pain severity imputation on 1,818 ICU days, mild, moderate, and severe pain were detected on 2,712 (34.1%), 1,682 (21.1%), and 894 (11.2%) of the no-delirium days, respectively, and 992 (36.1%), 513 (18.6%), and 27 (10.1%) of delirium days ( p = 0.01). The presence of any pain (mild, moderate, or severe) was not associated with a transition from awake without delirium to delirium (aOR 0.96; 95% CI, 0.76-1.21). This association was similar when days with only mild, moderate, or severe pain were considered. All results were stable after controlling for daily opioid dose. CONCLUSIONS: After controlling for multiple delirium risk factors, including daily opioid use, pain may not be a risk factor for delirium in the ICU. Future prospective research is required

Structure et fonction du gène transformant du virus du polyome

L'ADN cloné du mutant P155 du virus du polyome transforme des cellules de rat en culture avec la même efficacité que l'ADN de type sauvage, mais est très peu tumorigène lorsqu'il est injecté à des rats nouveau-nés. Comme les cellules transformées par l'ADN de type sauvage, les cellules transformées par l'ADN du mutant poussent à faible concentration de sérum, forment des colonies en agar et atteignent des densités de saturation élevées. Cependant, elles sont beaucoup moins tumorigènes que les cellules transformées par le génome de type sauvage. La lésion qui affecte le potentiel tumorigène de P155 est une délétion de 12 bp localisée entre les nucléotides 1348 et 1360, i.e. dans une région encodant les antigènes T moyen et grand T. Par substitution de la région comportant la délétion de P155 dans un recombinant n'encodant que la protéine T moyen, nous avons trouvé que la mutation de P155 altérait une fonction de la protéine T moyen essentielle à la tumorigenèse. Mise à part la délétion de 12 bp à 96.3% du génome de P155, il n'y a pas d'autre altération dans la région encodant la protéine T moyen par comparaison à la souche P16, son parent de type sauvage. Il n'y a aucune altération significative du niveau de phosphorylation de la protéine T moyen, de sa localisation, ni des sites majeurs de phosphorylation. De plus, la protéine T moyen de P155 est associée à la pp60c-src, comme dans le cas du génome de type sauvage. Nous avons produit, par mutagenèse au bisulfite de Na, une série de mutants comportant des altérations ponctuelles dans le génome de type sauvage P16, au niveau de la région délétée dans P155. L'altération de l'His 375 est suffisante à la diminution du potentiel tumorigène et on observe un effet maximal lorsque les deux acides aminés précédant l'His sont également modifiés. Nous avons également trouvé que la transfection de cellules FR3T3 par le gène T moyen produisait une série de lignées transformées dont le niveau de transformation est variable. Cette variation dans le phénotype de transformation est en corrélation avec la quantité de protéine T moyen dans une lignée donnée, quantité qui est le reflet de la stabilité de la protéine dans la cellule

Next steps in ICU pain research

International audienc

Structure et fonction du gène transformant du virus du polyome

L'ADN cloné du mutant P155 du virus du polyome transforme des cellules de rat en culture avec la même efficacité que l'ADN de type sauvage, mais est très peu tumorigène lorsqu'il est injecté à des rats nouveau-nés. Comme les cellules transformées par l'ADN de type sauvage, les cellules transformées par l'ADN du mutant poussent à faible concentration de sérum, forment des colonies en agar et atteignent des densités de saturation élevées. Cependant, elles sont beaucoup moins tumorigènes que les cellules transformées par le génome de type sauvage. La lésion qui affecte le potentiel tumorigène de P155 est une délétion de 12 bp localisée entre les nucléotides 1348 et 1360, i.e. dans une région encodant les antigènes T moyen et grand T. Par substitution de la région comportant la délétion de P155 dans un recombinant n'encodant que la protéine T moyen, nous avons trouvé que la mutation de P155 altérait une fonction de la protéine T moyen essentielle à la tumorigenèse. Mise à part la délétion de 12 bp à 96.3% du génome de P155, il n'y a pas d'autre altération dans la région encodant la protéine T moyen par comparaison à la souche P16, son parent de type sauvage. Il n'y a aucune altération significative du niveau de phosphorylation de la protéine T moyen, de sa localisation, ni des sites majeurs de phosphorylation. De plus, la protéine T moyen de P155 est associée à la pp60c-src, comme dans le cas du génome de type sauvage. Nous avons produit, par mutagenèse au bisulfite de Na, une série de mutants comportant des altérations ponctuelles dans le génome de type sauvage P16, au niveau de la région délétée dans P155. L'altération de l'His 375 est suffisante à la diminution du potentiel tumorigène et on observe un effet maximal lorsque les deux acides aminés précédant l'His sont également modifiés. Nous avons également trouvé que la transfection de cellules FR3T3 par le gène T moyen produisait une série de lignées transformées dont le niveau de transformation est variable. Cette variation dans le phénotype de transformation est en corrélation avec la quantité de protéine T moyen dans une lignée donnée, quantité qui est le reflet de la stabilité de la protéine dans la cellule

Monitoring pain in the intensive care unit (ICU)

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