Genotype-phenotype relations of the von Hippel-Lindau tumor suppressor inferred from a large-scale analysis of disease mutations and interactors

Familiar cancers represent a privileged point of view for studying the complex cellular events inducing tumor transformation. Von Hippel-Lindau syndrome, a familiar predisposition to develop cancer is a clear example. Here, we present our efforts to decipher the role of von Hippel-Lindau tumor suppressor protein (pVHL) in cancer insurgence. We collected high quality information about both pVHL mutations and interactors to investigate the association between patient phenotypes, mutated protein surface and impaired interactions. Our data suggest that different phenotypes correlate with localized perturbations of the pVHL structure, with specific cell functions associated to different protein surfaces. We propose five different pVHL interfaces to be selectively involved in modulating proteins regulating gene expression, protein homeostasis as well as to address extracellular matrix (ECM) and ciliogenesis associated functions. These data were used to drive molecular docking of pVHL with its interactors and guide Petri net simulations of the most promising alterations. We predict that disruption of pVHL association with certain interactors can trigger tumor transformation, inducing metabolism imbalance and ECM remodeling. Collectively taken, our findings provide novel insights into VHL-associated tumorigenesis. This highly integrated in silico approach may help elucidate novel treatment paradigms for VHL disease

DisProt 7.0 : a major update of the database of disordered proteins

Erratum: Nucleic Acids Res (2017) 45 (D1): D1123-D1124.The publishers would like to apologise for a mistake in the affiliation of one of the authors, Salvador Ventura. The correct affiliation is Departament de Bioquimica i Biologia Molecular and Institut de Biotecnologia i Biomedicina, Universitat Autònoma de Barcelona, Bellaterra 08193, Spain. This has now been corrected online

MobiDB 3.0: more annotations for intrinsic disorder, conformational diversity and interactions in proteins

The MobiDB (URL: mobidb.bio.unipd.it) database of protein disorder and mobility annotations has been significantly updated and upgraded since its last major renewal in 2014. Several curated datasets for intrinsic disorder and folding upon binding have been integrated from specialized databases. The indirect evidence has also been expanded to better capture information available in the PDB, such as high temperature residues in X-ray structures and overall conformational diversity. Novel nuclear magnetic resonance chemical shift data provides an additional experimental information layer on conformational dynamics. Predictions have been expanded to provide new types of annotation on backbone rigidity, secondary structure preference and disordered binding regions. MobiDB 3.0 contains information for the complete UniProt protein set and synchronization has been improved by covering all UniParc sequences. An advanced search function allows the creation of a wide array of custom-made datasets for download and further analysis. A large amount of information and cross-links to more specialized databases are intended to make MobiDB the central resource for the scientific community working on protein intrinsic disorder and mobility

Maternal HIV status and infant feeding practices among Ugandan women

practices, a questionnaire was administered to women attending the follow-up clinics for child vaccination. Among the mothers who were still breastfeeding at the time of interview (N=838), 61.4% of the HIV-infected women had planned to breastfeed for a maximum of 6 months, compared with 12.1% of the HIV-uninfected women (p<0.001). Among the women who were not breastfeeding at the time of interview (N=108), 82.5% of the HIV-infected women had stopped breastfeeding within 3 months, compared with 23.5% of the HIV-uninfected women (p<0.001). Only 2.1% of HIV-infected women seen up to 14 weeks postnatally practised mixed feeding, compared with 23.6% of HIV-uninfected women (p<0.001). After 6 months, however, 30% of the HIV-infected women and 55% of the HIV-uninfected mothers were using mixed feeding, with no significant differences. Programmes for the prevention of motherto-child transmission of HIV should re-enforce counselling activities to address the issue of early weaning by HIV-infected women, and to support safe breastfeeding up to 6 months

DisProt 7.0: a major update of the database of disordered proteins

The Database of Protein Disorder (DisProt, URL: www.disprot.org) has been significantly updated and upgraded since its last major renewal in 2007. The current release holds information on more than 800 entries of IDPs/IDRs, i.e. intrinsically disordered proteins or regions that exist and function without a well-defined three-dimensional structure. We have re-curated previous entries to purge DisProt from conflicting cases, and also upgraded the functional classification scheme to reflect continuous advance in the field in the past 10 years or so. We define IDPs as proteins that are disordered along their entire sequence, i.e. entirely lack structural elements, and IDRs as regions that are at least five consecutive residues without well-defined structure. We base our assessment of disorder strictly on experimental evidence, such as X-ray crystallography and nuclear magnetic resonance (primary techniques) and a broad range of other experimental approaches (secondary techniques). Confident and ambiguous annotations are highlighted separately. DisProt 7.0 presents classified knowledge regarding the experimental characterization and functional annotations of IDPs/IDRs, and is intended to provide an invaluable resource for the research community for a better understanding structural disorder and for developing better computational tools for studying disordered proteins

RAS and PP2A activities converge on epigenetic gene regulation

RAS-mediated human cell transformation requires inhibition of the tumor suppressor protein phosphatase 2A (PP2A). However, the phosphoprotein targets and cellular processes in which RAS and PP2A activities converge in human cancers have not been systematically analyzed. Here, we discover that phosphosites co-regulated by RAS and PP2A are enriched on proteins involved in epigenetic gene regulation. As examples, RAS and PP2A co-regulate the same phosphorylation sites on HDAC1/2, KDM1A, MTA1/2, RNF168, and TP53BP1. We validate RAS- and PP2A-elicited regulation of HDAC1/2 chromatin recruitment, of RNF168-TP53BP1 interaction, and of gene expression. Consistent with their known synergistic effects in cancer, RAS activation and PP2A inhibition resulted in epigenetic reporter derepression and activation of oncogenic transcription. Transcriptional derepression by PP2A inhibition was associated with an increase in euchromatin and a decrease in global DNA methylation. Collectively, the results indicate that epigenetic protein complexes constitute a significant point of convergence for RAS hyperactivity and PP2A inhibition in cancer. Furthermore, the work provides an important resource for future studies focusing on phosphoregulation of epigenetic gene regulation in cancer and in other RAS/PP2A-regulated cellular processes.publishedVersionPeer reviewe

MobiDB 3.0: More annotations for intrinsic disorder, conformational diversity and interactions in proteins

The MobiDB (URL: mobidb.bio.unipd.it) database of protein disorder and mobility annotations has been significantly updated and upgraded since its last major renewal in 2014. Several curated datasets for intrinsic disorder and folding upon binding have been integrated from specialized databases. The indirect evidence has also been expanded to better capture information available in the PDB, such as high temperature residues in X-ray structures and overall conformational diversity. Novel nuclear magnetic resonance chemical shift data provides an additional experimental information layer on conformational dynamics. Predictions have been expanded to provide new types of annotation on backbone rigidity, secondary structure preference and disordered binding regions. MobiDB 3.0 contains information for the complete UniProt protein set and synchronization has been improved by covering all UniParc sequences. An advanced search function allows the creation of a wide array of custom-made datasets for download and further analysis. A large amount of information and cross-links to more specialized databases are intended to make MobiDB the central resource for the scientific community working on protein intrinsic disorder and mobility.Fil: Piovesan, Damiano. Università di Padova; ItaliaFil: Tabaro, Francesco. Università di Padova; ItaliaFil: Paladin, Lisanna. Università di Padova; ItaliaFil: Necci, Marco. Università di Padova; Italia. Instituto Agrario San Michele all'Adige Fondazione Edmund Mach; ItaliaFil: Micetić, Ivan. Università di Padova; ItaliaFil: Camilloni, Carlo. Università degli Studi di Milano; ItaliaFil: Davey, Norman. Universidad de Dublin; IrlandaFil: Dosztányi, Zsuzsanna. Eötvös Loránd University; HungríaFil: Mészáros, Bálint. Eötvös Loránd University; HungríaFil: Monzón, Alexander. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Parisi, Gustavo Daniel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Quilmes. Departamento de Ciencia y Tecnología; ArgentinaFil: Schad, Eva. Hungarian Academy Of Sciences; HungríaFil: Sormanni, Pietro. University of Cambridge; Reino UnidoFil: Tompa, Peter. Vrije Unviversiteit Brussel; BélgicaFil: Vendruscolo, Michele. University of Cambridge; Reino UnidoFil: Vranken, Wim F.. Vrije Unviversiteit Brussel; BélgicaFil: Tosatto, Silvio C. E.. Università di Padova; Itali

Caractérisation des périodes de sécheresse sur le domaine de l'Afrique simulée par le Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC5)

Les conséquences des changements climatiques sur la fréquence ainsi que sur l'intensité des précipitations auront un impact direct sur les périodes de sécheresse et par conséquent sur différents secteurs économiques tels que le secteur de l'agriculture. Ainsi, dans cette étude, l'habilité du Modèle Régional Canadien du Climat (MRCC5) à simuler les différentes caractéristiques des périodes de sécheresse est évaluée pour 4 seuils de précipitation soit 0.5 mm, 1 mm, 2 mm et 3 mm. Ces caractéristiques incluent le nombre de jours secs, le nombre de périodes de sécheresse ainsi que le maximum de jours consécutifs sans précipitation associé à une récurrence de 5 ans. Les résultats sont présentés pour des moyennes annuelles et saisonnières. L'erreur de performance est évaluée en comparant le MRCC5 piloté par ERA-Interim aux données d'analyses du GPCP pour le climat présent (1997-2008). L'erreur due aux conditions aux frontières c'est-à-dire les erreurs de pilotage du MRCC5, soit par CanESM2 et par ERA-Interim ainsi que l'évaluation de la valeur ajoutée du MRCC5 face au CanESM2 sont également analysées. L'analyse de ces caractéristiques est également faite dans un contexte de climat changeant pour deux périodes futures, soit 2041-2070 et 2071-2100 à l'aide du MRCC5 piloté par le modèle de circulation générale CanESM2 de même que par le modèle CanESM2 sous le scénario RCP 4.5. Les résultats suggèrent que le MRCC5 piloté par ERA-Interim a tendance à surestimer la moyenne annuelle du nombre de jours secs ainsi que le maximum de jours consécutifs sans précipitation associé à une récurrence de 5 ans dans la plupart des régions de l'Afrique et une tendance à sous-estimer le nombre de périodes de sécheresse. En général, l'erreur de performance est plus importante que l'erreur due aux conditions aux frontières pour les différentes caractéristiques de périodes de sécheresse. Pour les régions équatoriales, les changements appréhendés par le MRCC5 piloté par CanESM2 pour les différentes caractéristiques de périodes de sécheresse et pour deux périodes futures (2041-2070 et 2071-2100), suggèrent une augmentation significatives du nombre de jours secs ainsi que du maximum de jours consécutifs sans précipitation associé à une récurrence de 5 ans. Une diminution significative du nombre de périodes de sécheresse est aussi prévue.\ud ______________________________________________________________________________ \ud MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modèle Régional du Climat, Changement climatique, Jours secs, Nombre de périodes de sécheresse, Événement de faible récurrence, Afriqu

Analysis of Chromatin and Proteins in Cancer

Geenien ilmentyminen on vahvasti säädelty biologinen prosessi. Proksimaalisten ja distaalisten säätelyalueiden yhteistyö mahdollistaa transkriptiokoneiston tarkan kohdentamisen geenin promoottoriin ja siten transkriptioaktiivisuuden säätelyn. Transkriptiotekijät sitoutuvat geenien säätelyalueille, joiden saavutettavuutta säädellään kromatiinirakenteen avulla, sitä avaamalla tai sulkemalla. Hienovarainen tasapaino saavutettavien ja suljettujen säätelyalueiden välillä muuttuu merkittävästi syöpä- soluissa. Eturauhassyövässä androgeenillä on keskeinen rooli jatkuvan syöpäkasvun ylläpitämisessä, ja se on myös yleinen hoitokohde. Hoitojen seurauksena noin kolmasosa eturauhassyöpäkasvaimista kehittyy aggressiivisiksi, androgeenista riippumattomiksi kasvaimiksi, joita kutsutaan yleisesti nimellä kastrattioresistentti etu- rauhassyöpä (castration resistant prostate cancer, CRPC). Tiettyjen geneettisten muutosten tiedetään johtavan eturauhassyövän tai sen kastraatioresistentin muodon kehittymiseen. Näistä lähtökohdista voidaan olettaa, että kromatiinirakenteen, gee- nien ilmenemisen ja eurauhassyövän etenemisen välillä on yhteys . Väitöskirjassa kromatiinirakennetta tarkasteltiin ATAC-seq (transposase-accessible chromatin cou- pled with sequencing) - menetelmällä Tampereen yliopistollisessa sairaalassa kerätyistä potilaiden eturauhassyöpänäytteistä, jotka edustivat syövän eri vaiheita. Analyysissä hyödynnettiin aikaisemmin samoista näytteistä tuotettua geenien ilmenemisdataa (RNA-seq), sekä julkisesti saatavilla olevaa transkriptiotekijöiden sitoutumisdataa (ChIP-seq). ATAC-seq datan avulla tunnistimme useita syöpään liittyviä muutoksia kromatiinin rakenteessa. Yhdistämällä havaitut kromatiinirakenteen muutokset geenien ilmenemismuutoksiin pystyimme liittämään geenit säätelyalueisiinsa. Vaikka koko genomin mittakaavassa yhteydet säätelyalueiden ja geenien ilmentymistasojen välillä olivat heikkoja, syövän etenemiseen liittyvien geenien säätelyalueiden muutokset liittyivät selkeämmin niiden ilmenemiseen. Saadut tulokset tukevat ajatusta siitä, että eturauhassyövän etenemiselle on tunnusomaista transkriptiotekijöiden sitoutumiskohtien muuttuminen patologisella tavalla. Ymmärtääksemme, mitkä transkriptiomekanismit liittyvät syövän kehittymiseen ja etenemiseen, kävimme läpi transkriptiotekijöiden sitoutumisalueita ChIP-seq datan perusteella. Androgeenireseptorilla (AR) oli suurin määrä sitoutumiskohtia ATAC-seq-analyysissa havaituilla muuttuneilla kromatiinialueilla. Lisäksi FOXA1 ja HOXB13 transkriptiotekijöiden havaittiin sitoutuvan samoihin kohtiin androgeenire- septorin kanssa alueilla, jotka avautuivat aikaisen vaiheen eturauhassyövissä ja sulkeu- tuivat CRPC:ssä. Saatu havainto tukee AR-geenin keskeistä roolia eturauhassyövän etenemisessä ja saa pohtimaan, mitkä transkriptiotekijät liittyvät sen aktiivisuuden muokkaamiseen CRPC:ssä. Vastataksemme tähän kysymykseen tunnistimme tran- skriptiotekijäjoukkoja, joilla on paljon yhteisiä kohdegeenejä. Transkriptiotekijöiden ryhmittely hierarkisen klusteroinnin avulla paljasti kaksi ryhmää: Ensimmäiseen ryhmään kuuluivat geenit AR, ERG, FOXA1 ja ESR1, jotka muodostavat AR-säätelyn perustan ja liittyvät vahvasti toisiinsa. Toiseen ryhmään kuului 43 transkriptiotekijää, joilla oli vähemmän yhteisiä kohdegeenejä. Saatu tulos validoi AR-geenin keskeistä roolia ja nostaa esiin muiden säätelijöiden, kuten SP1:n, FLI1:n ja TP63:n, merkityksen AR:n rinnakkaissäätelijöinä . Kaikilla transkriptiotekijöillä on samankaltainen proteiinirakenne: ne sisältävät DNA-sitoutumisdomeenin ja vähintään yhden säätelyyn liittyvä domeenin eli pro- teiinin osa-alueen. Tämän lisäksi kaikilla on vähintään yksi rakenteellisesti järjestäytymätön domeeni. Nämä järjestäytymättömätömät alueet ovat taipuisia, vain lievästi hydrofobisia, eikä niillä tyypillisesti ole sähkövarausta. Järjestäymättömän proteiinirakenteen omaavilla proteiineilla (intrinsically disordered proteins, IDPs) on nesteessä useita mahdollisia rakenteita jotka voivat vaihdella satunnaisesta rihmasta täysin järjestäyneeksi , laskostuneeksi muodoksi. DisProt-tietokanta luotiin näitä proteiineja tutkivan kirjallisuuden kartoittamiseksi ja yhteenkokoamiseksi. Uusi verkkosivusto luotiin ohjaamaan julkaistun tiedon kuratointia ja tietokanta toteutettiin uutena verkkosovelluksena. Vaikka DisProt tietokannan data on huippulaatuista, sen sisältämän tiedon määrä on vielä rajallinen. MobiDB- tietokanta luotiin lisäksi, jotta järjestymättömien alueiden annotointi voidaan tehdä kattavasti kaikille tunnetuille proteiineille . ModiDB tietokantaan on kerätty tietoja yhdestätoista eri tietokannasta ja viisitoista eri algoritmia järjestäytymättömän proteiiniraken- teen, proteiinin sekundäärirakenteen ja epätyypillisen aminohappokoostumuksen omaavien alueiden ennustamista varten. Näiden työkalujen avulla analysoimme edellämainittujen transkriptiotekijöiden DNA-sitoutumisdomeenien ja järjestymättömien alueiden rakennetta. Nämä tulokset osoittavat kuinka eri tyyppisten uuden sukupolven sekvensointimenetelmien tulosten analysointi yhdessä auttaa selvittämään monimutkaisia säätelyprosesseja. Transkriptiotekijöiden analyysillä voidaan paremmin ymmärtää eturauhassyövän syntyä ja etenemistä kastraatioresistentiksi muodoksi. Lisäksi kehitettyjen menetelmien avulla pystytään selvittämään tunnistettujen transkriptiotekijöiden proteiiniakennetta. Väitöskirjassa saadut tulokset tarjoavat yleiskuvan solunsisäisten prosessien monimutkaisuudesta ja tuovat esiin lasken- nallisia lähestymistapoja tauteihin liittyvien transkriptiotekijöiden tunnistamiseksi ja karakterisoimiseksi.Gene expression is a thoroughly regulated process. The cooperation between proximal and/or distal regulative genomic elements allows precise positioning of the transcription machinery on gene’s promoter and modulates the synthesis of transcripts. Transcription factors (TFs) are proteins able to bind these regulative loci. The availability of these sites is in turn regulated by chromatin structure. In cancer the delicate equilibrium between accessible and precluded TF binding sites gets altered. In prostate cancer (PCa), androgen stimulation plays a central role in sustaining cancer growth. Primary PCa, after treatment, recurs in about a third of cases with a more aggressive, androgen insensitive phenotype. Specific genetic alterations have been re- ported to drive primary cancer development and the transition to castration resistant prostate cancer (CRPC). From these notions, the connection between chromatin state, gene expression and PCa development can be hypothesized. The assay for transposase-accessible chromatin coupled with sequencing (ATAC-seq) was used to study the chromatin organization of samples representing different PCa progression stage collected at the Tampere University Hospital. This dataset was analyzed together with previously generated transcriptomic and publicly available chromatin immunoprecipitation followed by sequencing (ChIP-seq) data. From ATAC-seq data, peaks and differentially accessible regions (DARs) were detected. Correlation be- tween ATAC-seq features and gene expression was calculated to assign each gene to a proximal or distal regulative region. At a global level, this analysis reported weak correlation between the two measurements. Nevertheless, expression of differentially expressed genes (DEG) showed a stronger correlation with accessible features. This observation supports the idea of alternative binding pattern utilization across PCa progression. To understand which transcriptional programs are involved in this process, TF binding sites were searched in candidate regulatory regions using ChIP- seq peaks. The transcription factor with highest number of binding sites across all ATAC-seq features is the androgen receptor (AR). Moreover, FOXA1 and HOXB13 were observed to co-localize with AR in two distinct sets of DARs with increased accessibility in PC or reduced accessibility in CRPC. This observation supports the idea of AR central role in driving PCa and lead to ask which TF co-modulate its activity in CRPC. To investigate this aspect and identify clusters of TF sharing target genes, a regulative network was built. Hierarchical clustering yielded two components: first a core, heavily connected module composed of AR, ERG, FOXA1 and ESR1, second a group of 43 TF sharing less target genes. This result confirms the central role of AR and highlights other TF, e.g. SP1, FLI1 and TP63 as its co-modulators. All the identified TF share a fundamental structural organization: all of them have a DNA-binding domain and at least one regulatory domain. Moreover, the molecular structure of all these proteins show at least one intrinsically disordered region (IDR). These regions are flexible, display reduced hydrophobicity and net charge along their surface. In solution, intrinsically disordered proteins (IDPs) exist as a continuum of conformers with a structure that fluctuates from random coil to folded. To collect and organize literature-derived evidences of this phenomenon, the DisProt database was developed in 2006. Unfortunately, its updates were discontinued in 2013. To lead its manual annotation process, a dedicated web-service was created together with a completely re-designed web-application. While DisProt data is of the highest quality, the database size is limited. To extend intrinsic protein disorder annotation to the whole protein universe, MobiDB was created. This database collects data from eleven specialized external data sources and fifteen different tools for ID, secondary structure and low-complexity regions prediction. Using data from these resources the structure of above mentioned TFs was characterized and the emergent pattern of DNA-binding domain and IDRs detected. Altogether these results demonstrate how integrated data analysis of multiple high throughput sequencing (HTS) measurements can help in dissecting the regulatory complexity of PCa by identifying sets of TFs involved cancer progression. Moreover, by utilizing these computational resources, structural features of identified proteins can be inferred. In general, these results provide a clear overview of the complexity of cellular phenomena, showcasing a data-driven workflow for detection of TFs involved in a disease and their structural characterization