Role of Histone H3 Lysine 56 Acetylation in the Response to Replicative stress

Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, l’acétylation de l’histone H3 sur la Lysine 56 (H3K56ac) a lieu sur toutes les histones H3 nouvellement synthétisées qui sont déposées derrière les fourches de réplication. L’acétylation de H3K56 joue un rôle primordial dans l’assemblage de l’ADN lors la réplication et la réparation. L’acétylation de H3K56 joue également un rôle important dans la stabilité génomique et la stabilisation des fourches de réplication bloquée. En effet, les cellules dépourvues de H3K56ac sont sensibles au méthane sulfonate de méthyle (MMS) et à d’autres agents génotoxiques qui causent du stress réplicatif. Notre projet visait à investiguer les liens entre la protéine du réplisome Ctf4 et l’acétyltransférase d’histone Rtt109. Dans un premier lieu, la délétion de CTF4 a partiellement contré la sensibilité des cellules rtt109Δ au MMS. Notre analyse génétique a aussi montré que Ctf4, Rtt109, et le complexe Rtt101-Mms1-Mms22 agissent dans la même voie de réponse face à un stress réplicative. Nos résultats montrent que les cellules ctf4Δ et rtt109Δ présentent des foyers intenses du complexe de liaison à l'ADN simple-brin RPA en réponse au stress réplicatif, suggérant la formation excessive de régions d'ADN simple-brin aux fourches de réplication bloquées, ce qui conduit à une hyper activation des points de contrôle des dommages à l'ADN. Ces mutants présentent des ponts anaphase et des foyers persistants des protéines de recombinaison homologues Rad51 et Rad52 en réponse aux génotoxines, suggérant ainsi que la structure anormale des réplisomes bloqués peut compromettre leur récupération. Nos résultats indiquent également que la délétion des gènes de la RH (RAD51, RAD52, RAD54, RAD55 et MUS81) avec ctf4Δ et rtt109Δ respectivement, engendre une sensibilité synergique au MMS, suggérant que les cellules qui sont déficientes en H3K56 acétylation utilisent la RH pour réparer les dommages causés suite à un stress réplicatif. En conclusion, nos résultats suggèrent que les cellules déficientes en H3K56ac présentent des défauts de RH en réponse aux dommages à l’ADN induits par le MMS durant la phase S.In Saccharomyces cerevisiae, histone H3 lysine 56 acetylation (H3K56ac) occurs on all newly synthesized histones H3 that are deposited behind DNA replication forks. H3K56ac plays critical role in chromatin assembly during DNA replication and repair. H3K56ac is also required for genome stability and stabilization of stalled replication fork. Cells lacking H3K56ac are sensitive to methyl methane sulfonate and other drugs that cause replicative stress. In this thesis, we investigated the links between the replisome protein Ctf4 and the H3K56 acetyltransferase Rtt109. Deletion of CTF4 partially rescued the sensitivity of rtt109Δ cells to methyl methane sulfonate. Genetic analyses also showed that Ctf4, Rtt109, and the Rtt101-Mms1-Mms22 complex act in the same pathway to response to replicative stress. ctf4Δ and rtt109Δ cells displayed intense foci of the single-stranded DNA binding complex RPA during replicative stress, suggesting formation of excess single-stranded DNA regions at stalled replication forks, leading to hyper activation of DNA damage checkpoints. These mutants accumulated anaphase bridges and persistent foci of the homologous recombination proteins Rad51 and Rad52 in response to genotoxins, suggesting that abnormal DNA structure formed at stalled replisome may compromise their recovery. Deletion of HR genes (RAD51, RAD52, RAD54, RAD55 and MUS81) together with ctf4Δ and rtt109Δ presents synergistic sensitivity to MMS, suggesting that H3K56ac deficient cells use HR to repair the damages caused by replicative stress. Overall our results demonstrate that H3K56ac deficient cells cannot recover MMS- induced damages because HR is compromised in these mutants

Mechanische Kreislaufunterstützung bei Patienten im akuten kardiogenen Shock

Objectives Cardiogenic shock (CS) as the final stage of Heart failure (HF) is present in approximately 25% of cases and is associated with high mortality. Temporary mechanical circulatory support (MCS) is widely used for CS therapy. In our research, we investigated and compared different temporary MCS concepts based on microaxial intraaortic impeller pumps. Methods The data of all patients who received MCS with a temporary microaxial left ventricular impeller pump in the German Heart Center Berlin (DHZB) since 01/2016 were collected retrospectively and used for a database establishment. The obtained data were analyzed in regard to different clinical aspects and published. This dissertation summarizes and describes the results of three major publications. Results The results of the pilot study demonstrated a 43% survival in 28 patients on isolated impeller pump support, as well as 44% in 9 CS patients on combination of v a ECLS and Impella. Preoperative cardiopulmonary resuscitation (CPR) and an arterial pH 7.45 were associated with poor outcomes. In the second study, 70 patients were supported with Impella 5.0/5.5®. The overall 30 day survival was 51%. An increase in arterial lactate (OR 1.217 per 1 mmol/L; p=0.015) and CPR before implantation (OR 16.74; p=0.009) were identified as predictors of 30 day mortality on Impella support. A cut-off of 8 mmol/L for preoperative lactate showed a specificity of 0.944 and a sensitivity of 0.294 (OR 7.083, CI 1.422 35.28; p=0.017) for 30 day mortality. Based on these data, an algorithm for optimal short-term MCS therapy was developed and thereafter applied as a standardized operational procedure at the DHZB. In my third analysis we compared the percutaneously implanted Impella CP® and larger surgical Impella 5.0/5.5®. In unadjusted cohorts the 30 day survival was significantly higher in the Impella 5.0/5.5® group (58% vs. 36%, p=0.021). After propensity score adjustment for relevant preoperative demographic and hemodynamic parameters, the 30 day survival was similar between the groups (OR 1.23, 95% CI [0.34-4.18], p=0.744). Preoperative lactate levels above 8 mmol/L and CPR before implantation were associated with poor outcomes in both cohorts (OR 10.7, 95% CI [3.45-47.34], p<0.001; OR 13.2, 95% CI [4.28-57.89], p<0.001). Based on these results the selection algorithm from the second study was amended to include the use of percutaneous impeller pumps. Conclusions A total of 203 patients treated with different MCS devices were analyzed. Our studies demonstrated that temporary MCS with microaxial impeller pumps is a feasible treatment in CS patients. In cases with preoperative CPR or lactate levels ≥ 8 mmol/L an advanced treatment concept with a combination of Impella and v a ECLS should be pursued. An algorithm based on these parameters may prove useful for optimal patient selection and to identify optimal temporary MCS in CS patients.Ziele Kardiogener Schock (KS) als Endstadium der Herzinsuffizienz (HI) tritt in ungefähr 25% der Fälle auf und ist mit einer hohen Sterblichkeit assoziiert. Temporäre mechanische Kreislaufunterstützung (MKU) wird in der Therapie des KS eigesetzt. In unseren Studien wurden verschiedene Konzepte für temporäre MKU auf der Basis der mikroaxialen int-raaortalen Impellerpumpe untersucht und verglichen. Methoden Die Daten von allen im Deutschen Herzzentrum Berlin (DHZB) seit 01/2016 zur mecha-nischen Kreislaufunterstützung mit einem temporären linksventrikulären mikroaxialen Impellersystem versorgten Patienten*innen wurden retrospektiv in einer Datenbank ge-sammelt, analysiert und publiziert. Diese Dissertation ist eine Zusammenfassung der Ergebnisse der drei wichtigsten Pub-likationen. Ergebnisse Die Ergebnisse der Pilotstudie zeigten ein Überleben von 43% bei 28 Patienten*innen unter isolierter mikroaxialer Impellerpumpentherapie, sowie 44% bei 9 Patienten*innen mit Kombination von v-a ECLS und Impella. Präoperative kardiopulmonale Reanimati-on (KPR) sowie ein arterieller pH 7,45 waren mit einem schlechteren Überleben assoziiert. In der zweiten Studie wurden 70 Patienten*innen isoliert mit Impella 5.0/5.5® behandelt. Das 30-Tage-Überleben betrug 51%. Ein präoperativer Anstieg des arteriellen Laktatwertes (OR 1.217 pro 1 mmol/l; p=0.015) sowie KPR (OR 16.74; p=0.009) wurden als Prädiktoren für die 30-Tage-Mortalität identifiziert. Ein arterielles Laktat von 8 mmol/l wies hierbei eine Spezifität von 0.944 und eine Sensitivität von 0.294 (OR 7.083, CI 1.422–35.28; p=0.017). Auf der Basis dieser Daten wurde ein Algorithmus für die Behandlung des KS mittels temporärer MKU entwickelt und folglich im DHZB im Rahmen einer SOP festgelegt. In meiner dritten Analyse haben wir die perkutan implantierbaren Impella CP und die größeren chirurgischen Impella 5.0/5.5® Systeme verglichen. Das nicht adjustierte 30-Tage-Überleben war signifikant höher in der Impella 5.0/5.5® Kohorte (58% vs. 36%, p=0.021). Nach der Propensity-Score-Adjustierung waren die Kohorten ähnlich (OR 1.23, 95% CI [0.34-4.18], p=0.744). Ein präoperativer Laktatwert über 8 mmol/L sowie präoperative KPR gingen mit einer erhöhten Mortalität einher (OR 10.7, 95% CI [3.45-47.34], p<0.001; OR 13.2, 95% CI [4.28-57.89], p<0.001). Der Algorithmus aus der zweiten Studie wurde auf der Basis neuer Ergebnisse um die Anwendung der perkutan implantierbaren Impellerpumpen erweitert. Schlussfolgerung Insgesamt wurden von mir 203 Patienten*innen mit verschiedenen MKU-Systemen ana-lysiert. Unsere Studien haben gezeigt, dass mikroaxiale Impellerpumpen eine effektive Therapie im KS darstellen. Präoperative KPR sowie Laktatwerte ≥ 8 mmol/L sollten eine erweiterte Therapie bestehend aus einer Kombination von einer Impellerpumpe und v-a ECLS nach sich ziehen. Ein Algorithmus basierend auf diesen Erkenntnissen kann helfen eine optimale temporäre MKU-Therapie auszuwählen

Shedding of host autophagic proteins from the parasitophorous vacuolar membrane of Plasmodium berghei

The hepatic stage of the malaria parasite Plasmodium is accompanied by an autophagy-mediated host response directly targeting the parasitophorous vacuolar membrane (PVM) harbouring the parasite. Removal of the PVM-associated autophagic proteins such as ubiquitin, p62, and LC3 correlates with parasite survival. Yet, it is unclear how Plasmodium avoids the deleterious effects of selective autophagy. Here we show that parasites trap host autophagic factors in the tubovesicular network (TVN), an expansion of the PVM into the host cytoplasm. In proliferating parasites, PVM-associated LC3 becomes immediately redirected into the TVN, where it accumulates distally from the parasite's replicative centre. Finally, the host factors are shed as vesicles into the host cytoplasm. This strategy may enable the parasite to balance the benefits of the enhanced host catabolic activity with the risk of being eliminated by the cell's cytosolic immune defence