Transcriptional regulation of the ABCC6 gene and the background of impaired function of missense disease-causing mutations.

The human ATP-binding cassette family C member 6 (ABCC6) gene encodes an ABC transporter protein expressed primarily in the liver and to a lesser extent in the kidneys and the intestines. We review here the mechanisms of this restricted tissue-specific expression and the role of hepatocyte nuclear factor 4alpha which is responsible for the expression pattern. Detailed analyses uncovered further regulators of the expression of the gene pointing to an intronic primate-specific regulator region, an activator of the expression of the gene by binding CCAAT/enhancer-binding protein beta, which interacts with other proteins acting in the proximal promoter. This regulatory network is affected by various environmental stimuli including oxidative stress and the extracellular signal-regulated protein kinases 1 and 2 pathway. We also review here the structural and functional consequences of disease-causing missense mutations of ABCC6. A significant clustering of the missense disease-causing mutations was found at the domain-domain interfaces. This clustering means that the domain contacts are much less permissive to amino acid replacements than the rest of the protein. We summarize the experimental methods resulting in the identification of mutants with preserved transport activity but failure in intracellular targeting. These mutants are candidates for functional rescue by chemical chaperons. The results of such research can provide the basis of future allele-specific therapy of ABCC6-mediated disorders like pseudoxanthoma elasticum or the generalized arterial calcification in infancy

Az ABC-fehérjék Tudományos Iskolája: a gének regulációjától a transzport-mechanizmusig = The School of ABC-proteins: From Gene Regulation to Transport Mechanism

Megállapítottuk, hogy az ABCC6 gén duplikációi a low-copy repeat 16a elemekhez kötődnek, és ilyen duplikációk több alkalommal is bekövetkeztek különböző főemlős fajokban. Populációgenetikai vizsgálatunkban kimutattuk, hogy egy inaktív ABCC6 allél növeli a koronáriás artéria betegség (CAD) kialakulásának esélyét. Az ABCC6 expressziójánk szabályozását is vizsgáltuk, megállapítottuk, hogy az ERK1/2 szignál-útvonal és a HNF4 transzkripciós faktor felelős az ABCC6 szövet-specifikus szabályozásáért. Megalkottuk az ABCC6 transzporter homológia modelljét, és tanulmányoztuk az ismert 119 misszensz PXE-t okozó mutáció eloszlását. A komplex domén-domén határfelületeken a misszensz mutációk jelentős feldúsúlását figyeltük meg, ami ezen kapcsolatok fontosságának genetikai bizonyítéka. Az ABCC6 viszgálatára alkalmas új állat modellt fejlesztettünk ki: a zebrahal (Danio rerio) modell-rendszert. Bemutattuk, hogy az ecetmuslica MRP az ortológ humán ABCC fehérjékhez hasonló biokémiai tulajdonságokkal rendelkezik, így azok magas turnover-rel rendelkező modellje. Megfigyeltük, hogy a koleszterin szelektíven módosítja az ABCG2 aktivitását. Tanulmányoztuk az ABCG2 katalitikus ciklusa során fellépő intramolekuláris átrendeződéseket. Kifejlesztettünk egy sejtes modell-rendszert az ABCA1, egy fontos koleszterin transzporter tanulmányozására. Új módszert fejlesztettünk ki a kvantitatív PCR reprodukálhatóságának javítására. 15 közleményt publikáltunk szakmailag lektorált nemzetközi folyóiratokban. | We established that duplications of ABCC6 are associated to low-copy repeat 16a and such duplications have occurred several times in different primates. Our population genetic study revealed that one inactive allele of ABCC6 increases the risk of coronary artery disease (CAD) significantly. Th signal transduction pathways leading to the modulation of ABCC6 expression have also been deciphered: the ERK1/2 pathway and HNF4 are responsible for the tissue-specific regulation of ABCC6. We have built a homology model of this transporter, and analyzed the distribution of the known 119 missense PXE-associated mutations within the structure. Significant clustering of the missense mutations has been found at domain-domain interfaces providing a genetic proof of the importance of these domain-domain interactions. A novel animal model to investigate ABCC6 has been developed: the zebrafish (Danio rerio) model system. We have demonstrated that the Drosophila MRP shares the biochemical features of its human ABCC orthologues and serves as a high turn-over model protein of human ABCC-type transporters. We have found that cholesterol selectively modulates the activity of ABCG2. We have studied the intramolecular rearrangments during the catalytic cycle of ABCG2. We have developed a cellular model system to study ABCA1, an important cholesterol transporter. We have developed a novel method to improve the quantitative PCR technique. We have published 15 papers in peer-reviewed international journals

Kétszintű algoritmus spontán beszéd prozódiaalapú szegmentálására

Cikkünkben egy kétlépcsős automatikus szupraszegmentális frázisszegmentálót mutatunk be spontán beszédre. Miután az olvasott beszédre kidolgozott eljárások spontán beszédre nem működnek megfelelően, illetve a felügyelet nélküli kontúrklaszterezés sem hozott kielégítő eredményt, részletesebben is áttekintjük a vonatkozó irodalmat, ami alapján a szünetekkel határolt intonációs frázist tekintjük modellezési alapegységnek. A második szinten beágyazott fonológiai frázisok detektálását vizsgáljuk alapfrekvencia, energiamenet és magánhangzóidőtartamok alapján. A fonológiai frázisok detektálása az akusztikai jellemzők időbeli változását megragadó, szimmetrikus Kullback–Leiblertávolság alapú metrikával képzett különbségjelére meghatározott adaptív küszöbértékkel történik. A fonológiai frázisok detektálási pontossága spontán beszédben 80% körül adódik, percepciós szempontú címkézéssel összevetve. A kétszintű detektálási feladatban az energiaszint és a szünetek az intonációs frázisokban, az alapfrekvencia pedig a fonológiai frázisokban tűnik meghatározónak. Az időtartamok hozzájárulása a frázishatárok észleléséhez – az olvasott beszédhez hasonlóan – spontán beszédben sem igazolható

Functional Rescue of ABCC6 Deficiency by 4-Phenylbutyrate Therapy Reduces Dystrophic Calcification in Abcc6-/- Mice

Soft-tissue calcification is associated with aging, common conditions such as diabetes or hypercholesterolemia, and with certain genetic disorders. ABCC6 is an efflux transporter primarily expressed in liver facilitating the release of adenosine triphosphate from hepatocytes. Within the liver vasculature, adenosine triphosphate is converted into pyrophosphate, a major inhibitor of ectopic calcification. ABCC6 mutations thus lead to reduced plasma pyrophosphate levels, resulting in the calcification disorder pseudoxanthoma elasticum and some cases of generalized arterial calcification of infancy. Most mutations in ABCC6 are missense, and many preserve transport activity but are retained intracellularly. We have previously shown that the chemical chaperone 4-phenylbutyrate (4-PBA) promotes the maturation of ABCC6 mutants to the plasma membrane. In a humanized mouse model of pseudoxanthoma elasticum, we investigated whether 4-PBA treatments could rescue the calcification inhibition potential of selected ABCC6 mutants. We used the dystrophic cardiac calcification phenotype of Abcc6-/- mice as an indicator of ABCC6 function to quantify the effect of 4-PBA on human ABCC6 mutants transiently expressed in the liver. We showed that 4-PBA administrations restored the physiological function of ABCC6 mutants, resulting in enhanced calcification inhibition. This study identifies 4-PBA treatment as a promising strategy for allele-specific therapy of ABCC6-associated calcification disorders

Pyrophosphate therapy prevents trauma-induced calcification in the mouse model of neurogenic heterotopic ossification

Trauma-induced calcification is the pathological consequence of complex injuries which often affect the central nervous system and other parts of the body simultaneously. We demonstrated by an animal model recapitulating the calcification of the above condition that adrenaline transmits the stress signal of brain injury to the calcifying tissues. We have also found that although the level of plasma pyrophosphate, the endogenous inhibitor of calcification, was normal in calcifying animals, it could not counteract the acute calcification. However, externally added pyrophosphate inhibited calcification even when it was administered after the complex injuries. Our finding suggests a potentially powerful clinical intervention of calcification triggered by polytrauma injuries which has no effective treatment. © 2020 The Authors. Journal of Cellular and Molecular Medicine published by Foundation for Cellular and Molecular Medicine and John Wiley & Sons Lt