Mutant CAG repeats of Huntingtin transcript fold into hairpins, form nuclear foci and are targets for RNA interference

The CAG repeat expansions that occur in translated regions of specific genes can cause human genetic disorders known as polyglutamine (poly-Q)-triggered diseases. Huntington’s disease and spinobulbar muscular atrophy (SBMA) are examples of these diseases in which underlying mutations are localized near other trinucleotide repeats in the huntingtin (HTT) and androgen receptor (AR) genes, respectively. Mutant proteins that contain expanded polyglutamine tracts are well-known triggers of pathogenesis in poly-Q diseases, but a toxic role for mutant transcripts has also been proposed. To gain insight into the structural features of complex triplet repeats of HTT and AR transcripts, we determined their structures in vitro and showed the contribution of neighboring repeats to CAG repeat hairpin formation. We also demonstrated that the expanded transcript is retained in the nucleus of human HD fibroblasts and is colocalized with the MBNL1 protein. This suggests that the CAG repeats in the HTT mRNA adopt ds-like RNA conformations in vivo. The intracellular structure of the CAG repeat region of mutant HTT transcripts was not sufficiently stable to be protected from cleavage by an siRNA targeting the repeats and the silencing efficiency was higher for the mutant transcript than for its normal counterpart

Profiling the Proteome of Cyst Nematode-Induced Syncytia on Tomato Roots

Cyst nematodes are important herbivorous pests in agriculture that obtain nutrients through specialized root structures termed syncytia. Syncytium initiation, development, and functioning are a research focus because syncytia are the primary interface for molecular interactions between the host plant and parasite. The small size and complex development (over approximately two weeks) of syncytia hinder precise analyses, therefore most studies have analyzed the transcriptome of infested whole-root systems or syncytia-containing root segments. Here, we describe an effective procedure to microdissect syncytia induced by Globodera rostochiensis from tomato roots and to analyze the syncytial proteome using mass spectrometry. As little as 15 mm2 of 10-µm-thick sections dissected from 30 syncytia enabled the identification of 100–200 proteins in each sample, indicating that mass-spectrometric methods currently in use achieved acceptable sensitivity for proteome profiling of microscopic samples of plant tissues (approximately 100 µg). Among the identified proteins, 48 were specifically detected in syncytia and 7 in uninfected roots. The occurrence of approximately 50% of these proteins in syncytia was not correlated with transcript abundance estimated by quantitative reverse-transcription PCR analysis. The functional categories of these proteins confirmed that protein turnover, stress responses, and intracellular trafficking are important components of the proteome dynamics of developing syncytia

Composites Based on Hydroxyapatite and Whey Protein Isolate for Applications in Bone Regeneration

The “Multifunctional biologically active composites for applications in bone regenerative medicine” project is carried out within the TEAM-NET program of the Foundation for Polish Science financed by the European Union under the European Regional Development Fund. The authors gratefully acknowledge the financial support. T.E.L.D. thanks N8 Agrifood for its financial support in the framework of the pump priming grant “Food2Bone”.Hydroxyapatite (HAp) is a bioactive ceramic with great potential for the regeneration of the skeletal system. However, its mechanical properties, especially its brittleness, limit its application. Therefore, in order to increase its ability to transmit stresses, it can be combined with a polymer phase, which increases its strength without eliminating the important aspect of bioactivity. The presented work focuses on obtaining organic–inorganic hydrogel materials based on whey protein isolate (WPI) reinforced with nano-HAp powder. The proportion of the ceramic phase was in the range of 0–15%. Firstly, a physicochemical analysis of the materials was performed using XRD, FT-IR and SEM. The hydrogel composites were subjected to swelling capacity measurements, potentiometric and conductivity analysis, and in vitro tests in four liquids: distilled water, Ringer’s fluid, artificial saliva, and simulated body fluid (SBF). The incubation results demonstrated the successful formation of new layers of apatite as a result of the interaction with the fluids. Additionally, the influence of the materials on the metabolic activity according to ISO 10993-5:2009 was evaluated by identifying direct contact cytotoxicity towards L-929 mouse fibroblasts, which served as a reference. Moreover, the stimulation of monocytes by hydrogels via the induction of nuclear factor (NF)-κB was investigated. The WPI/HAp composite hydrogels presented in this study therefore show great potential for use as novel bone substitutes

Indium(II) chloride as a precursor in the synthesis of ternary (Ag–In–S) and quaternary (Ag–In–Zn–S) nanocrystals

A new indium precursor, namely, indium(II) chloride, was tested as a precursor in the synthesis of ternary Ag−In−S and quaternary Ag−In−Zn−S nanocrystals. This new precursor, being in fact a dimer of Cl2In−InCl2 chemical structure, is significantly more reactive than InCl3, typically used in the preparation of these types of nanocrystals. This was evidenced by carrying out comparative syntheses under the same reaction conditions using these two indium precursors in combination with the same silver (AgNO3) and zinc (zinc stearate) precursors. In particular, the use of indium(II) chloride in combination with low concentrations of the zinc precursor yielded spherical-shaped (D = 3.7−6.2 nm) Ag−In−Zn−S nanocrystals, whereas for higher concentrations of this precursor, rodlike nanoparticles (L = 9−10 nm) were obtained. In all cases, the resulting nanocrystals were enriched in indium (In/Ag = 1.5−10.3). Enhanced indium precursor conversion and formation of anisotropic, longitudinal nanoparticles were closely related to the presence of thiocarboxylic acid type of ligands in the reaction mixture. These ligands were generated in situ and subsequently bound to surfacial In(III) cations in the growing nanocrystals. The use of the new precursor of enhanced reactivity facilitated precise tuning of the photoluminescence color of the resulting nanocrystals in the spectral range from ca. 730 to 530 nm with photoluminescence quantum yield (PLQY) varying from 20 to 40%. The fabricated Ag−In−S and Ag−In−Zn−S nanocrystals exhibited the longest, reported to date, photoluminescence lifetimes of ∼9.4 and ∼1.4 μs, respectively. It was also demonstrated for the first time that ternary (Ag−In− S) and quaternary (Ag−In−Zn−S) nanocrystals could be applied as efficient photocatalysts, active under visible light (green) illumination, in the reaction of aldehydes reduction to alcohols

Trinucleotide repeats in human genome and exome

Trinucleotide repeats (TNRs) are of interest in genetics because they are used as markers for tracing genotype–phenotype relations and because they are directly involved in numerous human genetic diseases. In this study, we searched the human genome reference sequence and annotated exons (exome) for the presence of uninterrupted triplet repeat tracts composed of six or more repeated units. A list of 32 448 TNRs and 878 TNR-containing genes was generated and is provided herein. We found that some triplet repeats, specifically CNG, are overrepresented, while CTT, ATC, AAC and AAT are underrepresented in exons. This observation suggests that the occurrence of TNRs in exons is not random, but undergoes positive or negative selective pressure. Additionally, TNR types strongly determine their localization in mRNA sections (ORF, UTRs). Most genes containing exon-overrepresented TNRs are associated with gene ontology-defined functions. Surprisingly, many groups of genes that contain TNR types coding for different homo-amino acid tracts associate with the same transcription-related GO categories. We propose that TNRs have potential to be functional genetic elements and that their variation may be involved in the regulation of many common phenotypes; as such, TNR polymorphisms should be considered a priority in association studies

Ład przestrzenny w województwie kujawsko-pomorskim. Diagnoza z założeniami programu jego kształtowania

Ład przestrzenny jest głównym celem polityki przestrzennej wszystkich szczebli planowania i zarządzania rozwojem. Jest to stan uporządkowania przestrzeni, który uwzględnia uwarunkowania przyrodnicze, społeczne i ekonomiczne zrównoważonego rozwoju. Ponieważ ład jest warunkowany kulturowo, jego kryteria zależą od systemu aksjologicznego i kondycji moralnej społeczeństwa. Ład jest subiektywny i zmienny w czasie, także z powodu dynamiki zmian w środowisku życia człowieka. Jest on przestrzenny jest obrazem sposobu organizacji życia społecznego (ładu społecznego). Celem opracowania jest wskazanie obszarów ładu i nieładu przestrzennego w województwie kujawsko-pomorskim (także przykładów), zaproponowanie zasad jego kształtowania i rekomendacji dla samorządów w zakresie polityki przestrzennej, ukierunkowanych na ład w przestrzeni. Praca ma także wskazać sposoby działań, umożliwiających kształtowanie postaw i świadomości społecznej w kwestii ładu. System kształtowania przestrzeni w Polsce opiera się na przepisach ustawy z dnia 27 marca 2003 r. o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym [1] oraz na regulacjach rozproszonych w kilkudziesięciu innych ustawach. Kształtowanie i prowadzenie polityki przestrzennej odbywa się na szczeblu samorządu gminnego, poziomie powiatu, województwa i kraju. Istniejące w Polsce prawo kształtowania przestrzeni jest wadliwe i wymaga pilnej zmiany. Przygotowywany Kodeks urbanistyczno-budowlany ma unormować kwestie formowania przestrzeni i ładu. Metoda badania stopnia uporządkowania przestrzeni zależy od rodzaju układu odniesienia przestrzennego. W skali miejsca bada się ład w aspekcie fizjonomicznym (estetycznym, wizualnym, architektonicznym, np. budynku, gospodarstwa, miejsca, ulicy, osiedla), natomiast w wymiarze lokalnym (okolicy, wsi, obrębu, miasteczka, miasta, zespołu miejskiego, gminy, powiatu) analizuje się aspekt morfologiczny ładu (strukturalny, lokalny, urbanistyczny, krajobrazowy). Na poziomie regionu (województwa, kraju) badaniu podlega ład w ujęciu funkcjonalnym (planistycznym, regionalnym, społeczno-ekonomicznym). Kryteria identyfikacji oraz oceny ładu przestrzennego to zestaw miar, które są pochodnymi subiektywnych metod i narzędzi analizy: dokumentacyjnych (analiza planów, porównanie stanu faktycznego z planami oraz innymi dokumentami), statystycznych (zestawianie danych statystycznych, np. metoda wskaźnikowa), percepcyjnych (obserwacji, porównanie stanu faktycznego ze wzorcami mentalnymi i wyobrażeniami o przestrzeni), lub mieszanych (porównanie stanu faktycznego z dokumentami, statystyką i wyobrażeniami). Generalną zasadą wyznaczania kryteriów ładu/nieładu przestrzennego w skali lokalnej powinno być badanie zgodności położenia, formy i funkcji analizowanego obiektu, zbioru, struktury, obszaru lub innego elementu przestrzeni z warunkami (predyspozycjami) przestrzeni, sąsiedztwem (zagospodarowaniem w otoczeniu) i planem (przypisaną rolą). Omawiając przyczyny dewastacji przestrzeni i nieładu należy poczynić rozróżnienie pomiędzy źródłami ładu/nieładu, a przyczynami, symptomami i skutkami nieładu. Źródłami ładu przestrzennego są: prawo stanowione, polityka przestrzenna oraz inwestycyjna samorządów, świadomość społeczna i postawy mieszkańców, a także praktyki inwestorów. Zaburzenia tych źródeł wywołują nieład. Symptomy nieładu przestrzennego są dostrzegalne i odczuwalne przez użytkowników przestrzeni, natomiast skutki społeczne i ekonomiczne są bardzo poważne i trudniejsze do identyfikacji oraz oszacowania. Przyczyny nieładu przestrzeni mają charakter ogólnopolski – najważniejsze z nich to: ułomne i niespójne prawo, brak rządowej polityki przestrzennej, brak hierarchiczności planowania, odrębność planowania przestrzennego i społeczno-gospodarczego oraz utrwalone przekonanie o równoznaczności prawa własności z prawem do zabudowy. Problemy przestrzenne w województwie kujawsko-pomorskim mają zróżnicowany charakter. Są to problemy estetyczne, strukturalne i funkcjonalne. Występują one łącznie lub samodzielnie na obszarze całego województwa, ze szczególnym natężeniem wokół większych miast i na styku różnych funkcji (sposobów użytkowania przestrzeni). Najpoważniejsze z nich to: rozpraszanie zabudowy, nieład architektoniczno-urbanistyczny, deformowanie przestrzeni przez inwestycje górnicze i energetyczne (kopalnie surowców mineralnych i farmy wiatrowe), lokalizowanie inwestycji uciążliwych (np. przemysłu rolniczego) w pobliżu osad ludzkich, niespójność relacji obszarów posiadających potencjał rozwoju, słabe powiązania między miejscami zamieszkania i pracy, produkcji i konsumpcji, itp. Inwestycje w odnawialne źródła energii przy zachowaniu zasad ładu przestrzennego nie muszą wywoływać negatywnych skutków dla krajobrazu. Przykłady zarówno dobrych i niekorzystnych dla ładu przestrzennego praktyk na ternie województwa można mnożyć. Identyfikacja problemów i konfliktów przestrzennych w województwie kujawsko-pomorskim pozwoliła wskazać na przyczyny prawne jako główne źródło nieładu przestrzennego. Skutkiem złego prawa jest dewastacja przestrzeni w aspekcie urbanistycznym i funkcjonalnym. Obszary ładu przestrzennego nie mają charakteru ciągłego. Tworzą je przede wszystkim tereny objęte ochroną prawną: parki narodowe i krajobrazowe, następnie kompleksy leśne, historyczne centra średniowiecznych miast lokacyjnych oraz tereny zaprojektowane i zrealizowane według przyjętego planu. Współcześnie istnieją już metody i narzędzia kształtowania ładu w przestrzeni. Nowoczesne metody projektowania i realizacji budynków oraz zespołów urbanistycznych pozwalają unikać tworzenia obiektów i obszarów zabudowy niespójnych z otoczeniem. W ramach projektu zrealizowano badanie socjologiczne opinii oraz postaw mieszkańców województwa względem ładu przestrzennego, obejmujące cztery studia przypadków: 1) duże miasto – Toruń (ład przestrzenny z perspektywy obywatelskiej); 2) małe miasto – Golub-Dobrzyń (ład z perspektywy kulturowej); 3) gmina podmiejska – Lubicz (ład przestrzenny z perspektywy instytucjonalnej) i 4) gmina rolnicza – Kęsowo (ład z perspektywy funkcjonalnej). Ponadto przeanalizowano związki ładu przestrzennego z ładem społecznym. Główne wnioski z badania: skuteczna i racjonalna polityka przestrzenna powinna być tworzona przy udziale mieszkańców i z uwzględnieniem interesów inwestorów; podstawowym problemem społecznym w zakresie ładu jest słabo ukształtowana tożsamość lokalna mieszkańców i wynikający z niej brak zainteresowania jakością przestrzeni życia; konieczne są nowe metody uczestnictwa społeczności lokalnej w rozwoju przestrzennym oraz edukacja estetyczna; na obszarze województwa dominują: niska aktywność społeczna, niski poziom zainteresowania sprawami lokalnymi, powszechne niezrozumienie sensu dbania o ład przestrzenny, zwłaszcza w formie rygorów prawnych. Dalszy przebieg procesów kształtowania przestrzeni w województwie kujawsko-pomorskim jest uzależniony od zmian prawa, przede wszystkim od wprowadzenia Kodeksu urbanistyczno-budowlanego. W wyniku reformy prawa negatywne procesy przestrzenne mogą zostać wyhamowane, a niekorzystne zjawiska ograniczone. Brak reakcji ustawodawcy spowoduje pogłębianie się procesów chaotycznej suburbanizacji i niekontrolowanego rozpraszania zabudowy, niszczenia krajobrazu i dewastacji środowiska przyrodniczego. Założenia polityki kształtowania ładu przestrzennego muszą uwzględniać zarówno istniejące uwarunkowania przyrodnicze, społeczne i gospodarcze, jak i możliwości działania samorządu województwa. Wymogi ochrony przestrzeni to zestaw warunków, które muszą być spełniane przez politykę przestrzenną. Obejmują wskazania planistyczne, społeczne i ekonomiczne. Wśród wymogów ochrony przestrzeni do uwzględnienia w planie zagospodarowania przestrzennego województwa znajdują się: postulat wprowadzenia kryteriów ekonomicznych do planowania przestrzennego i monitorowanie procesów przestrzennych. Kujawsko-pomorski program kształtowania ładu przestrzennego powinien stanowić dla samorządu wojewódzkiego i władz lokalnych punkt odniesienia dla polityki przestrzennej i działań kształtujących przestrzeń. Jego konkretyzacją powinien być plan działań w zakresie kształtowania ładu przestrzennego w województwie. Obydwa dokumenty powinny być skoordynowane ze strategią rozwoju i planem zagospodarowania województwa. Regionalne zasady i standardy kształtowania ładu przestrzennego obejmują wskazania, które powinny być uwzględniane w działaniach planistycznych, projektowych oraz inwestycyjnych w województwie, realizowanych na zlecenie lub współfinansowane przez Województwo. Zasady te nie odbiegają znacząco od ogólnie przyjętych reguł planowania i zagospodarowania przestrzennego. Między innymi powinny one uwzględniać podstawy rozwoju zrównoważonego. Rekomendacje w zakresie kształtowania ładu przestrzennego zostały sformułowane dla jednostek samorządu terytorialnego, administracji budowlanej, ustawodawcy, instytucji i organizacji zajmujących się problematyką mającą wpływ na kształtowanie ładu przestrzennego, oraz dla uczestników konkursów architektoniczno-urbanistycznych. Wśród propozycji przedsięwzięć oddziałujących na postawy i zachowania społeczeństwa znalazła się koncepcja miejsca „Przestrzenie kultury” jako przykład możliwych rozwiązań edukacyjno-kulturowych ukierunkowanych na kształtowanie świadomości społecznej. Inną propozycją jest warstwa „Ład przestrzenny” w geoportalu województwa, zarządzanym przez Infostradę Kujaw i Pomorza, jako narzędzie partycypacji społecznej, wspomagające kształtowanie ładu przestrzennego. Ponadto województwo powinno podjąć działania edukacyjne i kulturotwórcze w celu kształtowania świadomości mieszkańców i urzędników, działając regionalnie i włączając się w projekty ogólnopolskie. W dalszej części opracowania przedstawiono propozycje zmian regulacji prawnych kształtujących ład przestrzenny, z których duża część jest zbieżna z dezyderatami zawartymi w projekcie Kodeksu urbanistyczno-budowlanego. W pracy odnotowano najważniejsze założenia projektowanego systemu kształtowania przestrzeni, jakim jest Kodeks urbanistyczny. Określono także kryteria oceny planowania i realizacji inwestycji, mających wpływ na stan przestrzeni, wspieranych środkami Regionalnego Programu Operacyjnego Województwa Kujawsko-Pomorskiego 2014-2020. W części końcowej pracy sformułowano – na podstawie doświadczeń zebranych w rezultacie przeprowadzonych analiz – propozycje monitoringu ładu przestrzennego. Monitoring zagospodarowania i ładu przestrzennego powinien być prowadzony na wszystkich szczeblach planowania. W skali województwa powinien opierać się na dostępnych bazach danych, przede wszystkim na: BDOT10k, BDL GUS, mapie sozologicznej, danych gminnych oraz PZPW i SRW. Analizy przestrzenne powinny mieć charakter topologiczny (rzeczywisty kształt i zasięg występowania zjawisk) i statystyczny (w układzie gmin i obrębów ewidencyjnych). Propozycje wykonania dodatkowych analiz i ekspertyz zawierają wykaz opracowań, które są ważne dla kwestii ładu. Wśród nich są: ocena kosztów społecznych i ekonomicznych nieładu w woj. kujawsko-pomorskim, szczegółowa prognoza demograficzna województwa, audyt krajobrazowy (do którego zobowiązane są samorządy gminne). Wśród wielu wniosków zawartych w pracy należy zwrócić uwagę na te dotyczące systemu funkcjonowania planowania i zagospodarowania przestrzennego. Mówią one, że w obowiązujących w Polsce regulacjach prawnych problemem jest zakres władztwa planistycznego w zarządzaniu przestrzenią i ładem przestrzennym. Państwo praktycznie zaniechało zarządzania tą sferą i czas najwyższy, aby struktury państwa zaczęły realizować jeden ze swoich podstawowych obowiązków, jakim jest sprawne planowanie, w sposób istotny współdecydujące o warunkach życia w Polsce. Fetysz ochrony prywatnej własności ponad dobro wspólne (publiczne) i jego kosztem, wylansowany przez liberalne prawo i ugruntowywany przez sądy administracyjne, musi zostać zarzucony. Interes społeczny związany z ochroną przestrzeni wspólnej nie może być zdominowany doraźnym zyskiem. Rynek nieruchomości to element gry o przestrzeń, w tym głównie przestrzeń wspólną, i nie może na nim przeważać gospodarka wolnorynkowa. Aktualnie miejscowe plany zagospodarowania przestrzennego powstają praktycznie tylko na zamówienie właścicieli terenów lub ich pełnomocników, w granicach własności, a nie w granicach optymalnych, uzasadnionych urbanistycznie. Organom sporządzającym plany miejscowe trudno jest bronić racjonalnych i uzasadnionych dobrem wspólnym celów, przy wadliwym prawie. Gminom będzie łatwiej zarządzać przestrzenią, gdy będzie miała czytelne wsparcie w dobrej regulacji prawnej. _____________________________________________________________________ [1] Dz. U. z 2016 r. poz. 778 ze zm. Dalej: „ustawa o planowaniu i zagospodarowaniu przestrzennym”

Differential inflammatory microRNA and cytokine expression in pulmonary sarcoidosis

Sarcoidosis is a granulomatous disease of unknown etiology. The disease has an important inflammatory and immune component; however, its immunopathogenesis is not completely understood. Recently, the role of microRNAs (miRNAs), the small non-coding RNAs, has attracted attention as both being involved in pathogenesis and serving as disease markers. Accordingly, changes in the expression of some miRNAs have been also associated with different autoimmune pathologies. However, not much is known about the role of miRNAs in sarcoidosis. Therefore, the aim of this study was to compare the level of expression of selected miRNAs in healthy individuals and patients with sarcoidosis. We detected significantly increased level of miR-34a in peripheral blood mononuclear cells isolated from sarcoidosis patients. Moreover, significantly up-regulated levels of interferon (IFN)-γ, IFN-γ inducible protein (IP-10) and vascular endothelial growth factor were detected in sera of patients when compared to healthy subjects. Our results add to a known inflammatory component in sarcoidosis. Changes in the levels of miR-34a may suggest its involvement in the pathology of this disease

Inhibition of protein disulfide isomerase induces differentiation of acute myeloid leukemia cells

Acute myeloid leukemia is a malignant disease of immature myeloid cells. Despite significant therapeutic effects of differentiation-inducing agents in some acute myeloid leukemia subtypes, the disease remains incurable in a large fraction of patients. Here we show that SK053, a thioredoxin inhibitor, induces differentiation and cell death of acute myeloid leukemia cells. Considering that thioredoxin knock-down with short hairpin RNA failed to exert antiproliferative effects in one of the acute myeloid leukemia cell lines, we used a biotin affinity probe-labeling approach to identify potential molecular targets for the effects of SK053. Mass spectrometry of proteins precipitated from acute myeloid leukemia cells incubated with biotinylated SK053 used as a bait revealed protein disulfide isomerase as a potential binding partner for the compound. Biochemical, enzymatic and functional assays using fluorescence lifetime imaging confirmed that SK053 binds to and inhibits the activity of protein disulfide isomerase. Protein disulfide isomerase knockdown with short hairpin RNA was associated with inhibition of cell growth, increased CCAAT enhancer-binding protein α levels, and induction of differentiation of HL-60 cells. Molecular dynamics simulation followed by the covalent docking indicated that SK053 binds to the fourth thioredoxin-like domain of protein disulfide isomerase. Differentiation of myeloid precursor cells requires the activity of CCAAT enhancer-binding protein α, the function of which is impaired in acute myeloid leukemia cells through various mechanisms, including translational block by protein disulfide isomerase. SK053 increased the levels of CCAAT enhancer-binding protein α and upregulated mRNA levels for differentiation-associated genes. Finally, SK053 decreased the survival of blasts and increased the percentage of cells expressing the maturation-associated CD11b marker in primary cells isolated from bone marrow or peripheral blood of patients with acute myeloid leukemia. Collectively, these results provide a proof-of-concept that protein disulfide isomerase inhibition has potential as a therapeutic strategy for the treatment of acute myeloid leukemia and for the development of small-molecule inhibitors of protein disulfide isomerase