O ρόλος των Cockayne Syndrome πρωτεϊνών στη διασφάλιση της γενωμικής ακεραιότητας

Το σύνδρομο Cockayne (CS) είναι μια σπάνια νευροεκφυλιστική διαταραχή, η οποία έχει αιτιολογικώς συσχετιστεί με την ελαττωματική απόκριση των κυττάρων στην παύση της μεταγραφής λόγω ύπαρξης βλάβης. Η υποκείμενη παθοφυσιολογία του CS που συνδέεται με ένα από τα κύρια γονίδια υπεύθυνα για το σύνδρομο CS, το CSB, αποτέλεσε το επίκεντρο έντονης έρευνας, ωστόσο σημαντικές λεπτομέρειες της μοριακής του λειτουργίας παραμένουν άγνωστες. Στη διδακτορική αυτή διατριβή, χαρακτηρίστηκε o ρόλος της προκαλούμενης από UV ομοιοπολικής τροποποίησης της CSB από τη SUMO 2/3 πρωτεΐνη. Συγκεκριμένα, η έρευνα αυτή έδειξε ότι η πολλαπλή SUMOυλίωση του αμινοτελικού άκρου της CSB, ως απόκριση στην ύπαρξη βλάβης στο DNA, λαμβάνει χώρα ταχύτατα. Η ταχύτητα της τροποποίησης συμβάλλει στη διευκόλυνση της ταχείας μεταγραφοεξαρτώμενης επιδιόρθωσης του DNA σε όλο το μεταγραφόμενο γονιδίωμα, η οποία με τη σειρά της θα οδηγήσει στην ορθή επιμήκυνση της μεταγραφής. Επιπροσθέτως, η μελέτη αυτή έδειξε ότι η έκφραση των μεταλλαγμάτων CSB SUMO οδηγεί σε αυξημένη συσσώρευση μη επεξεργασμένων (πρόδρομων) μορίων RNA πλησίον του 5' άκρου των ενεργών γονιδίων σε μεταγενέστερα χρονικά διαστήματα μετά την ακτινοβόληση με υπεριώδη ακτινοβολία. Επίσης, βρέθηκε ότι προκαλείται περαιτέρω απορρύθμιση διαφορετικών υποσυνόλων γονιδίων σε πρώιμα και ύστερα χρονικά διαστήματα μετά την ακτινοβόληση. Παραδείγματα από τέτοια υποσύνολα γονιδίων που επηρεάζονται είναι αυτά που εμπλέκονται στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου και σε διεργασίες επιδιόρθωσης του DNA, καθιστώντας τα κύτταρα ανίκανα να ολοκληρώσουν τη S φάση του κυτταρικού κύκλου και να επηρεάσουν σοβαρά τη βιωσιμότητα των κυττάρων. Τα ευρήματά της διδακτορικής αυτής διατριβής αποκαλύπτουν σημαντικές πληροφορίες για το υποκείμενο ρυθμιστικό πλαίσιο του ρόλου της CSB πρωτεΐνης ως απόκριση σε βλάβες στο DNA, που επιτρέπει την ολοκλήρωση της επιδιόρθωσης και την έγκαιρη ανάκτηση της μεταγραφής, συμβάλλοντας πιθανώς έτσι στην αποφυγή συγκρούσεων των συμπλόκων μεταγραφής και αντιγραφής με επιβλαβείς επιδράσεις στη σταθερότητα του γονιδιώματος και στην επιβίωση κυττάρων.Cockayne syndrome (CS) is a rare neurodevelopmental disorder that has been causatively associated with defects in the way cells resolve damage-arrested transcription. The underlying CS pathophysiology linked to one of the main CS causal genes, CSB, has been the focus of intense research, however important details of its molecular function are still unknown. In this thesis, the role of the UV-induced covalent modification of CSB by SUMO 2/3 protein was characterized. In particular it has been shown that multi-SUMOylation of the N-terminus of CSB occurs rapidly in response to DNA damage to facilitate transcription-coupled accelerated repair throughout the transcribed genome, in turn enabling proper resumption of transcription elongation. Furthermore, this study has shown that expression of CSB SUMO mutants results in an increased accumulation of non-processed RNA molecules in close proximity to the 5’ end of active genes at late times after UV irradiation. It further causes the deregulation of different subsets of genes at early and late time points such as those involved in cell cycle regulation and DNA repair processes, rendering the cells unable to complete S phase and severely affecting cell viability. The findings of this thesis reveal important insights into the underlying regulatory framework of the role of CSB protein in DNA damage responses allowing completion of repair and prompt recovery of transcription, thus potentially contributing in the avoidance of transcription-replication collisions with detrimental effects for genome stability and survival of the cells

Objective Definition of Rosette Shape Variation Using a Combined Computer Vision and Data Mining Approach

Computer-vision based measurements of phenotypic variation have implications for crop improvement and food security because they are intrinsically objective. It should be possible therefore to use such approaches to select robust genotypes. However, plants are morphologically complex and identification of meaningful traits from automatically acquired image data is not straightforward. Bespoke algorithms can be designed to capture and/or quantitate specific features but this approach is inflexible and is not generally applicable to a wide range of traits. In this paper, we have used industry-standard computer vision techniques to extract a wide range of features from images of genetically diverse Arabidopsis rosettes growing under non-stimulated conditions, and then used statistical analysis to identify those features that provide good discrimination between ecotypes. This analysis indicates that almost all the observed shape variation can be described by 5 principal components. We describe an easily implemented pipeline including image segmentation, feature extraction and statistical analysis. This pipeline provides a cost-effective and inherently scalable method to parameterise and analyse variation in rosette shape. The acquisition of images does not require any specialised equipment and the computer routines for image processing and data analysis have been implemented using open source software. Source code for data analysis is written using the R package. The equations to calculate image descriptors have been also provided

Cockayne Syndrome Group B (CSB): The Regulatory Framework Governing the Multifunctional Protein and Its Plausible Role in Cancer

Cockayne syndrome (CS) is a DNA repair syndrome characterized by a broad spectrum of clinical manifestations such as neurodegeneration, premature aging, developmental impairment, photosensitivity and other symptoms. Mutations in Cockayne syndrome protein B (CSB) are present in the vast majority of CS patients and in other DNA repair-related pathologies. In the literature, the role of CSB in different DNA repair pathways has been highlighted, however, new CSB functions have been identified in DNA transcription, mitochondrial biology, telomere maintenance and p53 regulation. Herein, we present an overview of identified structural elements and processes that impact on CSB activity and its post-translational modifications, known to balance the different roles of the protein not only during normal conditions but most importantly in stress situations. Moreover, since CSB has been found to be overexpressed in a number of different tumors, its role in cancer is presented and possible therapeutic targeting is discussed

The role of Cockayne Syndrome proteins in ensuring genome integrity

Cockayne syndrome (CS) is a rare neurodevelopmental disorder that has been causatively associated with defects in the way cells resolve damage-arrested transcription. The underlying CS pathophysiology linked to one of the main CS causal genes, CSB, has been the focus of intense research, however important details of its molecular function are still unknown. In this thesis, the role of the UV-induced covalent modification of CSB by SUMO 2/3 protein was characterized. In particular it has been shown that multi-SUMOylation of the N-terminus of CSB occurs rapidly in response to DNA damage to facilitate transcription-coupled accelerated repair throughout the transcribed genome, in turn enabling proper resumption of transcription elongation. Furthermore, this study has shown that expression of CSB SUMO mutants results in an increased accumulation of non-processed RNA molecules in close proximity to the 5’ end of active genes at late times after UV irradiation. It further causes the deregulation of different subsets of genes at early and late time points such as those involved in cell cycle regulation and DNA repair processes, rendering the cells unable to complete S phase and severely affecting cell viability. The findings of this thesis reveal important insights into the underlying regulatory framework of the role of CSB protein in DNA damage responses allowing completion of repair and prompt recovery of transcription, thus potentially contributing in the avoidance of transcription-replication collisions with detrimental effects for genome stability and survival of the cells.Το σύνδρομο Cockayne (CS) είναι μια σπάνια νευροεκφυλιστική διαταραχή, η οποία έχει αιτιολογικώς συσχετιστεί με την ελαττωματική απόκριση των κυττάρων στην παύση της μεταγραφής λόγω ύπαρξης βλάβης. Η υποκείμενη παθοφυσιολογία του CS που συνδέεται με ένα από τα κύρια γονίδια υπεύθυνα για το σύνδρομο CS, το CSB, αποτέλεσε το επίκεντρο έντονης έρευνας, ωστόσο σημαντικές λεπτομέρειες της μοριακής του λειτουργίας παραμένουν άγνωστες. Στη διδακτορική αυτή διατριβή, χαρακτηρίστηκε o ρόλος της προκαλούμενης από UV ομοιοπολικής τροποποίησης της CSB από τη SUMO 2/3 πρωτεΐνη. Συγκεκριμένα, η έρευνα αυτή έδειξε ότι η πολλαπλή SUMOυλίωση του αμινοτελικού άκρου της CSB, ως απόκριση στην ύπαρξη βλάβης στο DNA, λαμβάνει χώρα ταχύτατα. Η ταχύτητα της τροποποίησης συμβάλλει στη διευκόλυνση της ταχείας μεταγραφοεξαρτώμενης επιδιόρθωσης του DNA σε όλο το μεταγραφόμενο γονιδίωμα, η οποία με τη σειρά της θα οδηγήσει στην ορθή επιμήκυνση της μεταγραφής. Επιπροσθέτως, η μελέτη αυτή έδειξε ότι η έκφραση των μεταλλαγμάτων CSB SUMO οδηγεί σε αυξημένη συσσώρευση μη επεξεργασμένων (πρόδρομων) μορίων RNA πλησίον του 5 'άκρου των ενεργών γονιδίων σε μεταγενέστερα χρονικά διαστήματα μετά την ακτινοβόληση με υπεριώδη ακτινοβολία. Επίσης, βρέθηκε ότι προκαλείται περαιτέρω απορρύθμιση διαφορετικών υποσυνόλων γονιδίων σε πρώιμα και ύστερα χρονικά διαστήματα μετά την ακτινοβόληση. Παραδείγματα από τέτοια υποσύνολα γονιδίων που επηρεάζονται είναι αυτά που εμπλέκονται στη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου και σε διεργασίες επιδιόρθωσης του DNA, καθιστώντας τα κύτταρα ανίκανα να ολοκληρώσουν τη S φάση του κυτταρικού κύκλου και να επηρεάσουν σοβαρά τη βιωσιμότητα των κυττάρων. Τα ευρήματά της διδακτορικής αυτής διατριβής αποκαλύπτουν σημαντικές πληροφορίες για το υποκείμενο ρυθμιστικό πλαίσιο του ρόλου της CSB πρωτεΐνης ως απόκριση σε βλάβες στο DNA, που επιτρέπει την ολοκλήρωση της επιδιόρθωσης και την έγκαιρη ανάκτηση της μεταγραφής, συμβάλλοντας πιθανώς έτσι στην αποφυγή συγκρούσεων των συμπλόκων μεταγραφής και αντιγραφής με επιβλαβείς επιδράσεις στη σταθερότητα του γονιδιώματος και στην επιβίωση κυττάρων

The Role of Exosomes in Epithelial–to-Mesenchymal Transition and Cell Functional Properties in Head and Neck Cancer

Exosomes are nanosized vesicles that are produced in normal and cancer cells, promoting intracellular communication. In head and neck cancer (HNC), exosomes are involved in many undesirable events of cancer development and progression, including angiogenesis, tumor microenvironment (TME) remodeling, invasion, epithelial-to-mesenchymal transition (EMT), metastasis, extracellular matrix (ECM) degradation, and drug resistance. Exosomes are involved in altering the signaling pathways in recipient cells by the cargoes they carry. Proteins, lipids, and nucleic acids such as DNA fragments and RNAs (i.e., mRNAs, miRNAs, and long non-coding RNAs) are carried in the exosomes to promote cell communication. EMT is a critical cellular process in which epithelial cells are forced to become mesenchymal cells by the actions of SNAIL/SLUG, TWIST, and ZEB family transcription factors carried in exosomes that facilitate metastasis. In this critical review, we focused on exosome biogenesis, their cargoes, and their involvement in EMT induction and metastasis during HNC. Insights into exosome isolation and characterization, as well as their key role in ECM remodeling and degradation, are also presented and critically discussed. More importantly, this article addresses the role of exosomes in HNC and drug resistance induced in drug-sensitive cancer cells. In addition, exosomes have a great potential to be used as diagnostic and therapeutic tools. A better understanding on exosome biogenesis, composition, and functions in HNC will aid in developing novel therapeutic strategies to treat HNC, overcome therapy resistance, and avoid metastasis, which is a significant cause of cancer death

Images of representative plants of the 19 parental lines [1] at 28 DAS.

<p>(A) EDi-0, (B) Can-0, (C) WS-0, (D) Hi-0, (E) Zu-0, (F) Po-0, (G) Sf-2, (H) Wil-2, (I) 0y-0, (J) Kn-0, (K) Ct-1, (L) Wu-0, (M) Tsu-0, (N) Col-0, (O) Rsch-4, (P) No-0, (Q) Bur-0, (R) Ler-0 and (S) Mt-0.</p

Shape descriptors extracted from segmented <i>Arabidopsis</i> rosettes.

1<p>id is index to descriptors used in <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0096889#pone-0096889-g005" target="_blank">Figure 5</a></p>2<p>Indicates whether descriptor is in the Area (A) or non-Area group (N)</p>3<p>Indicates if data were transformed using a loge scale.</p

Multiple comparisons of Compactness and Area between ecotypes.

<p>Scatter plots showing significant (P>0.05•, P<0.05 •, P<0.01•, Post-hoc Tukey test between ecotypes) differences between ecotypes for (A) ‘Compactness’ and (C) ‘Area’ and boxplots for (B) ‘Compactness’ and (D) Area over time. Images have been added to (A) and (B) to show range of ‘Compactness’ and ‘Area’.</p

Shape descriptor plots of ecotype's feature profile.

<p>Radar plot of 20 shape features for each ecotype. Plots are average of 12 replicates over five time points. Variable assignment key for star plot is located at the bottom right corner. Each star plot or segment diagram represents one row of the input data. Variables (columns) start on the right and wind counter clockwise around the circle. The size of the (scaled) column is shown by the distance from the centre to the point on the star or the radius of the segment representing the variable. The columns of the data matrix are scaled independently so that the maximum value in each column is 1 and the minimum is 0. Segment numbers corresponding to descriptors are defined in <a href="http://www.plosone.org/article/info:doi/10.1371/journal.pone.0096889#pone-0096889-t001" target="_blank">Table 1</a>.</p

Principal Component Analysis.

<p>(A) Variable loadings for first and second principal components, 17 DAS and (B) Analysis by ecotype over first and second principal components, 17 DAS. Significance level is given by the size of the squares, the smaller the square the more significantly different (P<0.05). (C) Contrast in ‘Area’ between ‘Bur-0’ and ‘Wu-0’ and Contrast in ‘Compactness’ between ‘Ct-1’ and ‘No-0’) and where both ecotypes have similar Area as demonstrated in plot (A).</p