A first genotyping assay of French cattle breeds based on a new allele of the extension gene encoding the melanocortin-1 receptor (Mc1r)

The seven transmembrane domain melanocortin-1 receptor (Mc1r) encoded by the coat color extension gene (E) plays a key role in the signaling pathway of melanin synthesis. Upon the binding of agonist (melanocortin hormone, α-MSH) or antagonist (Agouti protein) ligands, the melanosomal synthesis of eumelanin and/or phaeomelanin pigments is stimulated or inhibited, respectively. Different alleles of the extension gene were cloned from unrelated animals belonging to French cattle breeds and sequenced. The wild type E allele was mainly present in Normande cattle, the dominant ED allele in animals with black color (i.e. Holstein), whereas the recessive e allele was identified in homozygous animals exhibiting a more or less strong red coat color (Blonde d'Aquitaine, Charolaise, Limousine and Salers). A new allele, named E1, was found in either homozygous (E1/E1) or heterozygous (E1/E) individuals in Aubrac and Gasconne breeds. This allele displayed a 4 amino acid duplication (12 nucleotides) located within the third cytoplasmic loop of the receptor, a region known to interact with G proteins. A first genotyping assay of the main French cattle breeds is described based on these four extension alleles

Glycogénome et maladies à prions (étude d une tremblante expérimentale)

Les maladies à prions sont caractérisées par l accumulation d une protéine prion dite PrPSc, isoforme mal conformée de la protéine prion cellulaire, appelée PrPc. La protéine prion est une glycoprotéine glypiée qui interagit avec des partenaires eux-mêmes glycosylés, tels que les gangliosides. L étude des modifications d expression du glycogénome lors d une tremblante murine expérimentale a permis de mettre en évidence une altération précoce de l expression de seulement deux gènes dans les rates de souris malades : ST3GalV et Pigq. Ces deux gènes codent des enzymes clés respectivement impliquées dans la synthèse du ganglioside GM3 et des ancres GPI. Ces modifications, qui ont lieu bien avant l apparition des premiers signes cliniques, induisent une hyposialylation (notamment membranaire) et favoriseraient la présence de protéines prions solubles. L association de ces dérégulations altèrerait la fonction transductrice de la PrP et faciliterait la propagation de la forme infectieuse.Prion diseases are characterized by the accumulation of a pathologic isoform (PrPSc) of the cellular prion protein called PrPc. Prion is a GPI-anchored glycoprotein which interacts with various glycosylated partners, such as gangliosides. Analyses of glycogenome expression during an experimental scrapie disease lead us to identify an early alteration of expression of only two genes in scrapie-infected mice spleens: ST3GalV and Pigq. Both genes encode key enzymes implicated in GM3 and GPI anchor biosyntheses, respectively. Expression modifications occur long before the first clinical symptoms, induce a hyposialylation (notably at the membrane level) and probably lead to an increase of soluble prion proteins. Association of ST3GalV and Pigq down-regulations is thought to impair PrP transduction signal and to improve PrPSc spreading.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Analysis of 3’UTR of Prnp gene in mammals: possible role of target sequences of miRNA for TSE sensitivity in Bovidae and Cervidae

Publication à la demande du rédacteur en chef de l'ouvrage, chez InTechabsen

Glycogénome et maladies à prions (étude de la corrélation entre l expression du gène Chst8 et l'apparition de PrPres)

La conversion de PrPc en PrPres est la caractéristique majeure des maladies à prions. Bien que de plus en plus d'éléments plaident en faveur de l'hypothèse de la protéine seule pour expliquer ce phénomène, il n'est pas exclu que des cofacteurs puissent intervenir. Parmi ceux-ci, les glycosaminoglycannes (GAGs) apparaissent comme de bons candidats. Par l'utilisation d'une souche naturelle de prion (127S), et également par l'utilisation de protéine prion recombinante, une forme résistante de PrP (PrPres) a été obtenue dans la lignée cellulaire MOv. La conversion de la PrP est un processus biphasique : les deux phases peuvent être différenciées par l'utilisation de PrP recombinante en conformation a ou ß. L'analyse par TLDA de l'expression des gènes liés au métabolisme des GAGs lors de la phase précoce d'apparition de PrPres a montré que 38 gènes (parmi lesquels Chst8) subissent des variations d'expression indépendantes de la structure de la PrP inductrice. La seconde phase (ou phase tardive), est associée au maintien ou à la disparition de la PrPres. Elle s'accompagne de modifications spécifiques de l'expression de 6 gènes (Has3, Hyal3, Chst4, Chst5, Chst7, Hs3st3a1), en relation avec la structure de la PrP inductrice. L'association de ces dérégulations pourrait provoquer des changements tant quantitatifs que qualitatifs des GAGs présents dans la matrice extracellulaire, favorisant la conversion de la PrP dans un premier temps, l'expression chronique de la PrPres dans un deuxième temps. Ces résultats suggèrent l'existence d'un code de sulfatation des GAGs dont l'altération pourrait favoriser la conversion de PrP, ouvrant de nouvelles voies d'investigation thérapeutiques pour le traitement des maladies conformationnelles.PrPc / PrPres conversion is the main characteristic of prion diseases. Although more and more data argue in favour of the protein only hypothesis to explain the phenomenon, cofactors can also intervene. Among them, the glycosaminoglycans (GAGs) appear as good candidates. By the use of a natural scrapie strain (127S) or a recombinant a- or ß- folded PrP, the PrPres appearance was induced in the MOv cell line. The conversion of PrP is a two-step process, and the two phases can be distinguished by the use of the recombinant a- or ß- folded PrP. TLDA analysis of genes involved in GAG metabolism, in the early step of conversion, underscores that 38 genes (including Chst8) have a modified expression, independently of the structural state of the PrP used. The second step is associated with chronic expression or clearance of PrPres. It comes with specific modifications of 6 genes (Has3, Hyal3, Chst4, Chst5, Chst7, Hs3st3a1), depending on the structure of the PrP used. These results suggest an alteration of the sulphation pattern of ECM GAGs. The association of such modulations is thought to provoke quantitative and qualitative changes in the GAGs from the ECM, which would favour the conversion of PrP in a first step and its chronic expression in a second step. These results suggest the existence of a sulfatation code. Its impairment would favour the PrP conversion, opening new therapeutic fields of research to cure conformationnal diseases.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Glycogénome et maladies à prions (étude de la corrélation entre l expression du gène Chst8 et l apparition de PrPres)

La conversion de la protéine prion cellulaire en une isoforme mal repliée résistante à la dégradation par la protéinase K est la caractéristique principale des encephalopathies spongiformes transmissibles (EST). Ce phénomène se produit lorsqu une protéine prion exogène mal repliée rentre en contact avec la protéine PrP cellulaire. Parmi les partenaires moléculaires potentiellement impliqués dans le processus de transconformation, les glycosaminoglycannes sont de bons candidats et leurs implications dans les pathologies sont documentées. Dans ce travail, nous avons examiné la conversion de la PrPC-PrPres en relation avec le taux de transcrit du gène Chst8 dont l un des produits est impliqués dans la sulfatation des chondroïtines. Pour cela, nous avons transfecté des cellules MOv avec une séquence codant un ARNsh dirigé contre les transcrits Chst8. Les clones obtenus ont été caractérisés pour leur niveau de transcrit Chst8, leur nature et sulfatation des glycosaminoglycannes (plus particulièrement des chondroïtines) et l expression des gènes impliqués dans les processus de glycosylation. De façon surprenante, la diminution de la quantité de transcrit Chst8 induit une élévation de la quantité de chondroïtines sulfates ainsi que le ratio de ces derniers au sein des glycosaminoglycannestotaux. Nous observons également une augmentation de quantité de résidus GalNAc sulfatés sur le carbone en position 4. La diminution de la quantité de transcrit Chst8 est également associée à la diminution du signal de la protéine prion par western-blot. Lors d un contact avec la souche infectieuse PrPSc 127S des cellules MOv transformées, aucun signal PrPres n est observé. Ensemble, ces résultats dans le modèle cellulaire MOv révèlent que la quantité de transcrit Chst8 affecte les glycosaminoglycannes, et de ce fait l environnement de la protéine prion, avec comme conséquence une variation dans la susceptibilité à la transconformation en PrPres.The conversion of the endogenous prion protein to a PK-resistant isoform is a hallmark of transmissible spongiform encephalopathies (TSE). It occurs when an exogenous and misfolded prion protein contacts the endogenous cellular PrP. Among the molecular partners suggested to be involved in the misfolding process, the glycosaminoglycans are good candidates, and their implication in prion disease is now documented. In the present study, we examined the PrP conversion according to the transcript level of the Chst8 gene, one of whose products are involved in the chondroïtins sulfation. For the analysis, MOv cells were transfected with shRNA directed against Chst8 transcripts. All the clones were characterized for their Chst8 transcript level, for their sulfated glycosaminoglycans content and more particularly for their sulfated chondroitins and for the expression of genes involved in glycosylation process. Surprisingly, the decreased amount of Chst8 transcript induces an elevation of the chondroitin sulfate ratio of total GAGswith an increased amount of 4-O-sulfatation of GalNAc residues. This decrease of Chst8 transcript is associated to a decreased signal of the prion protein by western-blotting. Upon contact with PrPSc prion strain 127S, total PrP is observed with a slight amount of PrPres that rapidly disappeared. Together, in MOv cellular model, these findings reveal that the Chst8 transcript amount affect the glycosaminoglycan environment of the prion protein and, as a consequence its ability to PrPres transconformation.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Glycogénome et maladies à prions (étude de la corrélation entre l expression du gène Chst8 et l'apparition de PrPres)

La conversion de PrPc en PrPres est la caractéristique majeure des maladies à prions. Bien que de plus en plus d'éléments plaident en faveur de l'hypothèse de la protéine seule pour expliquer ce phénomène, il n'est pas exclu que des cofacteurs puissent intervenir. Parmi ceux-ci, les glycosaminoglycannes (GAGs) apparaissent comme de bons candidats. Par l'utilisation d'une souche naturelle de prion (127S), et également par l'utilisation de protéine prion recombinante, une forme résistante de PrP (PrPres) a été obtenue dans la lignée cellulaire MOv. La conversion de la PrP est un processus biphasique : les deux phases peuvent être différenciées par l'utilisation de PrP recombinante en conformation a ou ß. L'analyse par TLDA de l'expression des gènes liés au métabolisme des GAGs lors de la phase précoce d'apparition de PrPres a montré que 38 gènes (parmi lesquels Chst8) subissent des variations d'expression indépendantes de la structure de la PrP inductrice. La seconde phase (ou phase tardive), est associée au maintien ou à la disparition de la PrPres. Elle s'accompagne de modifications spécifiques de l'expression de 6 gènes (Has3, Hyal3, Chst4, Chst5, Chst7, Hs3st3a1), en relation avec la structure de la PrP inductrice. L'association de ces dérégulations pourrait provoquer des changements tant quantitatifs que qualitatifs des GAGs présents dans la matrice extracellulaire, favorisant la conversion de la PrP dans un premier temps, l'expression chronique de la PrPres dans un deuxième temps. Ces résultats suggèrent l'existence d'un code de sulfatation des GAGs dont l'altération pourrait favoriser la conversion de PrP, ouvrant de nouvelles voies d'investigation thérapeutiques pour le traitement des maladies conformationnelles.PrPc / PrPres conversion is the main characteristic of prion diseases. Although more and more data argue in favour of the protein only hypothesis to explain the phenomenon, cofactors can also intervene. Among them, the glycosaminoglycans (GAGs) appear as good candidates. By the use of a natural scrapie strain (127S) or a recombinant a- or ß- folded PrP, the PrPres appearance was induced in the MOv cell line. The conversion of PrP is a two-step process, and the two phases can be distinguished by the use of the recombinant a- or ß- folded PrP. TLDA analysis of genes involved in GAG metabolism, in the early step of conversion, underscores that 38 genes (including Chst8) have a modified expression, independently of the structural state of the PrP used. The second step is associated with chronic expression or clearance of PrPres. It comes with specific modifications of 6 genes (Has3, Hyal3, Chst4, Chst5, Chst7, Hs3st3a1), depending on the structure of the PrP used. These results suggest an alteration of the sulphation pattern of ECM GAGs. The association of such modulations is thought to provoke quantitative and qualitative changes in the GAGs from the ECM, which would favour the conversion of PrP in a first step and its chronic expression in a second step. These results suggest the existence of a sulfatation code. Its impairment would favour the PrP conversion, opening new therapeutic fields of research to cure conformationnal diseases.LIMOGES-BU Sciences (870852109) / SudocSudocFranceF

Polymorphism of the Prion Protein in Mammals: A Phylogenetic Approach

Chantier qualité GAPrP, the principal factor modulating resistance/susceptibility to transmissible spongiform encephalopathies, is a well conserved protein bearing strong phylogenetic information, in spite of its relatively short sequence. The construction of the PrP tree allows inferring the probable ancestral sequence for Bovidae where variants were recorded. This ancestral PrP sequence is constituted by a series of 5 octa-repeats, 3 α-helices and 2 β-strands which combines together to form an antiparallel β-sheet. The appearance of a 6th octa-repeat in the Bovinae ancestor during the evolution of Cetartiodactyla is discussed. Additionally, the variation of the substitution rates of amino acids along the sequence revealed that the sites associated to resistance/susceptibility to TSE are mostly located in conservative regions, including α-helices and β- strands. The composition of most variants very sensitive to TSE in sheep and human corresponds to derived sequences compared to the Eutherian ancestor. However, a homozygous resistant variant in sheep differs from the ancestral state