Anchoring Secreted Proteins in Endoplasmic Reticulum by Plant Oleosin: The Example of Vitamin B12 Cellular Sequestration by Transcobalamin

BACKGROUND: Oleosin is a plant protein localized to lipid droplets and endoplasmic reticulum of plant cells. Our idea was to use it to target functional secretory proteins of interest to the cytosolic side of the endoplasmic reticulum of mammalian cells, through expressing oleosin-containing chimeras. We have designed this approach to create cellular models deficient in vitamin B12 (cobalamin) because of the known problematics associated to the obtainment of effective vitamin B12 deficient cell models. This was achieved by the overexpression of transcobalamin inside cells through anchoring to oleosin. METHODOLOGY: chimera gene constructs including transcobalamin-oleosin (TC-O), green fluorescent protein-transcobalamin-oleosin (GFP-TC-O) and oleosin-transcobalamin (O-TC) were inserted into pAcSG2 and pCDNA3 vectors for expression in sf9 insect cells, Caco2 (colon carcinoma), NIE-115 (mouse neuroblastoma), HEK (human embryonic kidney), COS-7 (Green Monkey SV40-transfected kidney fibroblasts) and CHO (Chinese hamster ovary cells). The subcellular localization, the changes in vitamin B12 binding activity and the metabolic consequences were investigated in both Caco2 and NIE-115 cells. PRINCIPAL FINDINGS: vitamin B12 binding was dramatically higher in TC-O than that in O-TC and wild type (WT). The expression of GFP-TC-O was observed in all cell lines and found to be co-localized with an ER-targeted red fluorescent protein and calreticulin of the endoplasmic reticulum in Caco2 and COS-7 cells. The overexpression of TC-O led to B12 deficiency, evidenced by impaired conversion of cyano-cobalamin to ado-cobalamin and methyl-cobalamin, decreased methionine synthase activity and reduced S-adenosyl methionine to S-adenosyl homocysteine ratio, as well as increases in homocysteine and methylmalonic acid concentration. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: the heterologous expression of TC-O in mammalian cells can be used as an effective strategy for investigating the cellular consequences of vitamin B12 deficiency. More generally, expression of oleosin-anchored proteins could be an interesting tool in cell engineering for studying proteins of pharmacological interest

Vitamin B12-Impaired Metabolism Produces Apoptosis and Parkinson Phenotype in Rats Expressing the Transcobalamin-Oleosin Chimera in Substantia Nigra

International audienceThe development of fearfulness and the capacity of animals to cope with stressful events are particularly sensitive to early experience with mothers in a wide range of species. However, intrinsic characteristics of young animals can modulate maternal influence. This study evaluated the effect of intrinsic fearfulness on non-genetic maternal influence. Quail chicks, divergently selected for either higher (LTI) or lower fearfulness (STI) and from a control line (C), were cross-fostered by LTI or STI mothers. Behavioural tests estimated the chicks' emotional profiles after separation from the mother. Whatever their genotype, the fearfulness of chicks adopted by LTI mothers was higher than that of chicks adopted by STI mothers. However, genetic background affected the strength of maternal effects: the least emotional chicks (STI) were the least affected by early experience with mothers. We demonstrated that young animal's intrinsic fearfulness affects strongly their sensitivity to non-genetic maternal influences. A young animal's behavioural characteristics play a fundamental role in its own behavioural development processes

Early incidence of occupational asthma among young bakers, pastry-makers and hairdressers: design of a retrospective cohort study

<p>Abstract</p> <p>Background</p> <p>Occupational exposures are thought to be responsible for 10-15% of new-onset asthma cases in adults, with disparities across sectors. Because most of the data are derived from registries and cross-sectional studies, little is known about incidence of occupational asthma (OA) during the first years after inception of exposure. This paper describes the design of a study that focuses on this early asthma onset period among young workers in the bakery, pastry making and hairdressing sectors in order to assess early incidence of OA in these "at risk" occupations according to exposure duration, and to identify risk factors of OA incidence.</p> <p>Methods/Design</p> <p>The study population is composed of subjects who graduated between 2001 and 2006 in these sectors where they experience exposure to organic or inorganic allergenic or irritant compounds (with an objective of 150 subjects by year) and 250 young workers with no specific occupational exposure. A phone interview focusing on respiratory and 'Ear-Nose-Throat' (ENT) work-related symptoms screen subjects considered as "possibly OA cases". Subjects are invited to participate in a medical visit to complete clinical and lung function investigations, including fractional exhaled nitric oxide (FE_NO) and carbon monoxide (CO) measurements, and to collect blood samples for IgE (Immunoglobulin E) measurements (total IgE and IgE for work-related and common allergens). Markers of oxidative stress and genetic polymorphisms exploration are also assessed. A random sample of 200 "non-cases" (controls) is also visited, following a nested case-control design.</p> <p>Discussion</p> <p>This study may allow to describ a latent period between inception of exposure and the rise of the prevalence of asthma symptoms, an information that would be useful for the prevention of OA. Such a time frame would be suited for conducting screening campaigns of this emergent asthma at a stage when occupational hygiene measures and adapted therapeutic interventions might be effective.</p> <p>Trial registration</p> <p>Clinical trial registration number is NCT01096537.</p

Déterminants génétiques et nutritionnels de l'homocystéine (études de populations et association avec les maladies cardiovasculaires)

Nous avons comparé l'association des allèles 677T et 1298C de MTHFR avec le statut en folates, dans des secteurs géographiques ayant des fréquences contrastées. Le Mexique et la Sicile avaient les niveaux en folates les plus élevés et l'Afrique le plus bas. Le Mexique avait la fréquence de l'allèle 677T la plus élevée et la plus basse influence du génotype 677TT sur l'homocystéine (Hcy), l'opposé étant observé en Afrique. Nos données étaient conformes à l'hypothèse d'une interaction gène-nutriment entre C677T et folates. L'Hcy est un facteur de risque pour la maladie coronaire (MC) et l'insuffisance cardiaque aiguë. Nous avons évalué son association avec la dysfonction systolique ventriculaire gauche chez 560 patients admis pour angiographie coronaire. L'Hcy était plus élevée chez les 138 patients avec fraction d'éjection ventriculaire gauche (FEVG) médiane et MTRR AA étaient deux facteurs prédictifs indépendants de la MC. Contrairement aux études du Nord de l'Europe, MTRR AA est un facteur de risque indépendant de l'Hcy et de la MC dans une population française non supplémentée.NANCY1-SCD Medecine (545472101) / SudocSudocFranceF

Allergy to betalactams and nucleotide-binding oligomerization domain (NOD) gene polymorphisms

Polymorphisms of interleukin genes related to IgE production and inflammation are predictors of hypersensitivity to betalactam, but nothing is known on the influence of NOD genes, despite their association with inflammation and atopy

Effets sur le métabolisme énergétique mitochondrial myocardique et hépatique de la carence en donneurs de méthyles au cours de la gestation et de l'allaitement chez le raton

Au cours du développement, les modifications du métabolisme des monocarbones liées à une malnutrition peuvent être délétères autant pour la mère que pour le nouveau-né. De plus, les conséquences à long terme d'une carence en période gestationnelle et périnatale sont mal connues, notamment en ce qui concerne les pathologies cardiaques et hépatiques. Nous avons mis en oeuvre un modèle nutritionnel de rates adultes carencées en donneurs de groupements méthyles (vitamines B12, folates et choline) avant la gestation. Ces micronutriments participent à la régulation de différentes enzymes impliquées dans le métabolisme de l'homocystéine. Afin de se placer dans un contexte de physiopathologie, proche de la situation clinique évaluée, nous avons choisi d'alimenter les rates avec un régime carencé un mois avant la mise en accouplement et de poursuivre ce régime pendant la période d'allaitement. Nous avons évalué les répercussions métaboliques et fonctionnelles du régime sur les tissus myocardique et hépatique, chez le nouveau né à 21 jours. Nous avons étudié l'effet de cette carence en groupements méthyles sur le métabolisme énergétique lipidique et sur la carnitine. Conséquences de la carence au niveau myocardique : Le régime carencé en donneurs de méthyles induit une hypertrophie cardiaque avec une augmentation de l'épaisseur du myocarde et un agrandissement des cardiomyocytes. L'étude protéomique du myocarde et l'analyse des données par bioinformatique identifient PGC-1[alpha], PPAR[alpha] et ERR[alpha] comme principaux déterminants des variations d'expression des protéines du métabolisme oxydatif mitochondrial. Nous avons observé une diminution d'expression de PPAR[alpha] et ERR[alpha] et une inactivation de PGC1[alpha] par hypométhylation et hyperacétylation, en lien avec une diminution d'expression de PRMT1 et de SIRT1 et une augmentation de SAH. Conséquences de la carence au niveau du foie : La carence s'accompagne de l'apparition d'une stéatose hépatique microvésiculaire, avec une élévation des taux tissulaires de lipides et de triglycérides. De plus, nous avons observé une augmentation des marqueurs pro inflammatoires sans augmentation des marqueurs de fibrose. A cet égard, nos résultats ont montré qu'un déficit de synthèse de carnitine, impliquée dans la bêta-oxydation et le stockage des acides gras, jouerait un rôle déterminant dans la pathogenèse de la stéatose chez le nouveau-né. Il existe également une dérégulation du métabolisme oxydatif des acides gras, avec diminution d'activité des complexes I et II de la chaîne respiratoire, qui résulte d'une hypométhylation de PGC1 et d'une diminution d'expression de PPAR[alpha], ER[alpha] et ERR[alpha]. En conclusion, nos résultats montrent que la carence maternelle en donneurs de méthyles, induit des modifications sur la fonction de PGC-1[alpha]. Ces modifications sont associées à des altérations de l'oxydation des acides gras et sur la fonction mitochondriale pendant la période néonatale, ce qui entraîne l'accumulation de lipides dans les tissus myocardique et hépatique. Le lien entre la carence en donneurs de méthyles et l'altération de la méthylation de PGC-1[alpha] modifie les activités des enzymes impliquées dans la méthylation et l'acétylation de PGC-1. Ces enzymes sont aussi liées à des modifications épigénomiques qui modulent la fonction et l'expression des protéines. Nos résultats sont en accord avec les études de population de Barker et al, qui suggèrent que la nutrition maternelle pendant les étapes précoces de la vie est corrélée avec le risque de maladies cardio-vasculaires dans la vie adulte indépendamment des autres facteurs de risqueDuring development, changes in carbon metabolism related to malnutrition may be deleterious for both the mother and the newborn. In addition, long-term consequences of a methyl deficiency gestational and prenatal are poorly understood. We are particularly interested in studying these effects on the heart and liver. We have used a nutritional model of adult rats deficient in methyl donors (vitamin B12, folate and choline) before pregnancy. To be placed in a context of pathophysiology, close to the clinical situation, we chose to feed the rats with a methyl deficient diet one month before mating and continue this diet during the suckling period. We evaluated the metabolic and functional effects of this diet on myocardial and hepatic tissues, in the newborn pups in 21 days old. We studied the effects of methyl deficient diet on lipid and energy metabolism and carnitine. Consequences of the deficiency at the myocardial: The diet deficient in methyl donors induces cardiac hypertrophy with an increase in myocardial thickness and enlargement of cardiomyocytes. The proteomics analysis of the bioinformatics data identifies PGC-1[alpha], ERR[alpha] and PPAR[alpha] as major determinants of changes in protein expression of mitochondrial oxidative metabolism. We observed a decreased expression of PPAR[alpha] and ERR[alpha] and an inactivation of PGC1[alpha] by hypomethylation and hyperacetylation, in conjunction with a decrease in the expression of PRMT1 and SIRT1 and increased the level of SAH. Consequences of the deficiency at liver: Deficiency is accompanied by the appearance of microvesicular hepatic steatosis, with elevated tissue levels of lipids and triglycerides. Increase of inflammation was observed in this model with no changes in fibrosis score. In this respect, our results showed a deficiency of carnitine synthesis, involved in the beta-oxidation and storage of fatty acids, play a role in the pathogenesis of hepatic steatosis in the newborn. There is also a deregulation of the oxidative metabolism of fatty acids, with decreased activity of complex I and II of the respiratory chain, resulting in hypomethylation of PGC1 and decreased expression of PPAR[alpha], ER[alpha] and ERR[alpha]. In conclusion, our results show that maternal deprivation in methyl donors impaired the function of PGC-1[alpha]. These changes are associated with alterations in fatty acid oxidation and mitochondrial function during the neonatal period, with lipid accumulation in myocardial tissue and liver. The link between the methyl donor deficiency and impaired methylation of PGC-1[alpha] alters the activities of enzymes involved in methylation and acetylation of PGC-1[alpha]. These enzymes are also associated with epigenetic changes and the function and gene expression. Our results are consistent with population studies by Barker and colleagues, who suggest that maternal nutrition during early stages of life is correlated with the risk of cardiovascular disease in adult, independent of other risk factorsMETZ-SCD (574632105) / SudocNANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocNANCY2-Bibliotheque electronique (543959901) / SudocNANCY-INPL-Bib. électronique (545479901) / SudocSudocFranceF

Hypertrophie myocardique, risque vasculaire et métabolisme des monocarbones. Conséquences métaboliques et moléculaires dans un modèle de raton carencé en donneurs de méthyles, et chez le sujet âgé

La carence en donneurs de méthyle est assez fréquente dans la période périnatale et au cours du vieillissement. Les donneurs de méthyle alimentaires, l'acide folique et la vitamine B12, influencent la teneur cellulaire en S-adénosylméthionine et S-adénosylhomocystéine et en homocystéine. Le lien entre les donneurs de méthyle et le métabolisme énergétique n'est pas connu, en dépit de leur rôle dans les voies liées à l'épigénétique et la synthèse de molécules méthylées. Nous avons évalué les conséquences d'un régime alimentaire déficient donneur de méthyle, dans le myocarde des ratons au moment du sevrage, soumis à une carence durant la gestation et la lactation. Le régime carencé augmente l'homocystéine plasmatique et S-adénosylhomocystéine myocardique. Les résultats mettent en évidence une cardiomyopathie hypertrophique et un déficit global de l'oxydation des acides gras avec acylcarnitines plasmatiques. Les liens entre le métabolisme des mono-carbones, l'oxydation mitochondriale des acides gras et de cardiomyopathie ont été constatées par des corrélations entre l'homocystéine et les acylcarnitines et le peptide natriurétique de type B. La carence en donneurs de méthyl peut être une condition aggravante de la cardiomyopathie en altérant l'oxydation des acides gras à travers une expression modifiée de PPAR[alpha] et ERR[alpha] et un déséquilibre de l'acétylation / méthylation de PGC1[alpha]. Nous avons montré que l'Hcy et Apo A-I ont été deux facteurs métaboliques déterminants de l'ABI dans une population ambulatoire de volontaires âgés d'une région rurale de la Sicile. L'influence négative de l'Hcy sur Apo A-I et sur le métabolisme des HDL ouvre des nouvelles perspectives sur l'implication de l'Hcy dans la physiopathologie de l'athérothromboseThe deficiency in methyl donors is prevalent in the perinatal period of life and in aging. Dietary methyl donors, folate and vitamin B12, influence the cellular content in Sadenosylmethionine and S-adenosylhomocysteine and increases homocysteine. The link between methyl donors and energy metabolism is not known, despite their role in pathways related to epigenetics and synthesis of methylated molecules. We evaluated the consequences of a diet lacking methyl donors, in myocardium of weaning rats from dams subjected to deficiency during gestation and lactation. The deficient diet increased plasma homocysteine and myocardium Sadenosylhomocysteine. The results evidenced a hypertrophic cardiomyopathy with a global deficit in fatty acid oxidation with increased plasma acylcarnitines. The links between one-carbone metabolism, mitochondrial fatty acid oxidation and cardiomyopathy were ascertained by correlations between hyperhomocysteinemia, short-, medium- and long-chain acylcarnitines, and type-B natriuretic peptide. Methyl donor deficiency may be an aggravating condition of cardiomyopathy by impairing fatty acid oxidation through altered expression of PPAR[alpha] and ERR[alpha] and imbalanced acetylation/methylation of PGC1[alpha]. Finally, in a clinical study we sshowed that the Hcy and Apo A-I were two metabolic factors that influence the anckle brachial index in an ambulatory aged Sicilian population. The influence of homocysteine on Apo A-I and HDL metabolism provides new insights on its role on vascular diseases, at a cross-point between atherosclerosis and atherothrombosisNANCY1-Bib. numérique (543959902) / SudocSudocFranceF