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Qui a comparé la biologie du développement à la cristallographie ?

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J'ai besoin de trouver le nom d'un biologiste du XIXe siècle qui a comparé la biologie du développement à la cristallographie. Son idée était que les cristaux sont formés à partir de « cellules » (unités moléculaires définies) qui se lient ensemble pour former des réseaux. Dans les organismes vivants, les cellules sont liées entre elles, mais les règles qui forment les structures changent au fur et à mesure que l'organisme grandit, en particulier chez les animaux, c'est pourquoi nous avons des organes différents. Dans les deux cas, vous avez des unités qui fusionnent sans être dirigées mais selon des règles pour former des structures. Je me souviens avoir découvert ce biologiste dans un documentaire qui montrait également des illustrations du livre qu'il avait écrit sur le sujet. Je ne peux pas trouver son nom ou celui de son livre en utilisant une recherche sur le Web car c'est trop obscur et cela ne fonctionnerait qu'avec les termes corrects. Est-ce que quelqu'un sait quelque chose à ce sujet ?


L'idée de comparer les cellules biologiques et le cristal est principalement liée à un physiologiste allemand Theodor Schwann (1810-1882) :

Son ouvrage "Recherches microscopiques sur la conformité de la structure et de la croissance entre les animaux et les plantes, 1839 se rapporte à cette idée.

Il croyait que les nouvelles cellules se forment principalement à l'extérieur des cellules préexistantes, et voulait dessiner un analogie avec la formation de cristaux.

une autre source :

La cellule est l'unité de structure, de physiologie et d'organisation des êtres vivants. La cellule conserve une double existence en tant qu'entité distincte et élément constitutif de la construction des organismes. Les cellules se forment par formation de cellules libres, semblable à la formation de cristaux (Génération spontanée).

(les autres scientifiques apparentés sont Schleiden, Virchow, Muller).


Biologie computationnelle

Biologie computationnelle implique le développement et l'application de méthodes d'analyse des données et théoriques, de modélisation mathématique et de techniques de simulation informatique à l'étude des systèmes biologiques, écologiques, comportementaux et sociaux. [1] Le domaine est largement défini et comprend des fondements en biologie, mathématiques appliquées, statistiques, biochimie, chimie, biophysique, biologie moléculaire, génétique, génomique, informatique et évolution. [2]

La biologie computationnelle est différente de l'informatique biologique, qui est un sous-domaine du génie informatique utilisant la bio-ingénierie et la biologie pour construire des ordinateurs.


Regarder la vie avec une lentille scientifique

Corréler les trajectoires de développement avec la lecture du transcriptome

Article dans Nature, Vol. 531, 31 mars 2016, pp. 637-641, "The mid-development transition and the evolution of animal body plans" Résumé de l'article : Les transcriptomes d'animaux en développement ont été corrélés avec les transitions de mi-développement, fournissant ainsi une représentation moléculaire du développement transitions. Lien vers l'article original : https://www.nature.com/articles/nature16994 Catégorie : Articles scientifiques intéressants, biologie du développement, &hellip Plus Corréler les trajectoires de développement avec la lecture du transcriptome

Comprendre l'effet du phytobiome sur la croissance et la productivité des plantes

Article dans Scientific American, août 2017, pp. 61-67, « Construire une meilleure récolte ». Résumé de l'article : L'effet du phytobiome, la collection de micro-organismes, du sol, du climat et des agents pathogènes des plantes qui interagissent avec la croissance des plantes, sur la productivité des cultures a été délimité. Les données obtenues indiquent les possibilités de comprendre les différentes facettes de la plante et de l'hellip Plus Comprendre l'effet du phytobiome sur la croissance et la productivité des plantes

Les arbres phylogénétiques suivent la relation évolutive des gènes et des protéines

L'arbre de vie est actuellement défini par une analyse phylogénétique du gène de l'ARNr 16S, qui recèle des informations évolutives approfondies sur le développement de diverses espèces sur Terre. Plus précisément, il est hautement conservé à travers les espèces, et possède pourtant une variabilité suffisante pour que les espèces individuelles soient identifiées par séquence différentielle au niveau du gène. Ainsi, &hellip More Les arbres phylogénétiques suivent la relation évolutive des gènes et des protéines

Rôle de la mutation activatrice dans la potentialisation du cancer

Article dans Nature, Vol. 539, 10 novembre 2016, pp. 304, « Leukaemogenic effects of Ptpn11 activating mutations in the stem cell microenvironment » Résumé de l'article : L'effet de la mutation activatrice postulée, Ptpn11, sur la leucémie a été étudié chez des souris génétiquement modifiées hébergeant la mutation. Lien vers l'article original : https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/27783593 Catégorie : cancer, biochimie, développement et hellip Plus Rôle de la mutation activatrice dans la potentialisation du cancer

Séquençage d'ARN unicellulaire pour comprendre la lignée des cellules cancéreuses

Article dans Nature, Vol. 539, 10 novembre 2016, pp. 309, « Single-cell RNA-seq supports a developmental hierarchie in human oligodendroglioma » Résumé de l'article : Single cell RNA sequencing of cancer cells from human oligodendroglioma révèle une voie de développement hiérarchique dans le cancer, ouvrant ainsi la technique à utiliser pour profiler la voie de développement et la lignée traversées &hellip Plus Séquençage d'ARN à cellule unique pour comprendre la lignée des cellules cancéreuses

Normalisation de la nomenclature en biologie cellulaire et sciences biologiques

Les domaines de la biologie cellulaire et des sciences biologiques regorgent de noms et d'abréviations difficiles à retenir qui n'identifient pas la fonction des protéines ou de leurs sous-unités. Par exemple, le réseau FEAR dans le domaine de la biologie cellulaire. Ainsi, je me demandais si une certaine forme de normalisation pourrait être instituée par le leader &hellip Plus Normalisation de la nomenclature en biologie cellulaire et sciences biologiques

Les macrophages comme délimiteurs des motifs de rayures chez le poisson zèbre

Article de perspective dans Science, Vol. 355, numéro 6331, pp. 1258-1259, « Macrophage, a longue distance middlemen » Résumé de l'article : Les macrophages sont des cellules immunitaires qui se profilent pour les virus étrangers et les cellules qui envahissent un organisme multicellulaire, mais ses innombrables caractéristiques et rôles dans la genèse cellulaire et la biologie du développement commence seulement à être comprise à la fois à un niveau plus élevé.


Énoncé de mission

La biologie contemporaine couvre un spectre énorme, de la recherche sur les processus cellulaires de base aux prédictions sur le changement climatique mondial. Mais ce spectre n'est pas toujours continu : alors qu'il existe de nombreuses preuves que les organismes peuvent s'adapter à leur environnement naturel, il n'est souvent pas évident de savoir quels sont les processus génétiques, moléculaires et de développement sous-jacents. De même, alors que nous comprenons de plus en plus la complexité des événements génétiques des populations, les facteurs écologiques sous-jacents sont souvent peu clairs. Une difficulté majeure pour répondre à ces questions tient au fait que nombre de ces processus opèrent à différentes échelles spatiales et temporelles. Au MPI pour la Biologie du Développement, nous visons à faire le pont entre ces différentes échelles, en étudiant les aspects fondamentaux de la biologie microbienne, végétale et animale à la fois en laboratoire et en milieu naturel. À cette fin, nous utilisons des approches qui vont de la biochimie, la biologie cellulaire et du développement à la génétique évolutive et écologique, la génomique fonctionnelle et la biologie computationnelle.


Qui a comparé la biologie du développement à la cristallographie ? - La biologie

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Les articles du Choix de l'éditeur sont basés sur les recommandations des éditeurs scientifiques des revues MDPI du monde entier. Les rédacteurs en chef sélectionnent un petit nombre d'articles récemment publiés dans la revue qui, selon eux, seront particulièrement intéressants pour les auteurs ou importants dans ce domaine. L'objectif est de fournir un aperçu de certains des travaux les plus passionnants publiés dans les différents domaines de recherche de la revue.


Centre de biologie cellulaire et du développement

Le Centre de biologie cellulaire et du développement vise à comprendre les molécules et les interactions moléculaires à l'intérieur des cellules qui construisent les systèmes d'organites qui soutiennent les fonctions de base et spécialisées pour contrôler le destin et le comportement des cellules. Ce centre étudie comment le comportement cellulaire guide le développement normal, y compris la création et le maintien des tissus et des organes. Les chercheurs combinent des approches biochimiques, moléculaires, cellulaires, génétiques et quantitatives pour étudier les processus biologiques fondamentaux dans une gamme d'organismes, notamment les poissons, les mouches, les mammifères, les microbes et les virus. Ce centre cherche également à appliquer ses recherches de base en biologie cellulaire et développementale à la compréhension et au traitement des maladies humaines.

Le processus de mouvement cellulaire dirigé est d'une importance critique pour la santé humaine, comme on l'observe lorsque les cellules immunitaires recherchent des tissus infectés ou que des cellules cancéreuses métastatiques envahissent de nouveaux organes. Le Laboratoire de morphodynamique cellulaire et tissulaire, dirigé par le Dr Clare Waterman, a fait des découvertes pionnières dans les interactions mécaniques complexes et dynamiques entre les systèmes d'organites au sein des cellules qui sont nécessaires pour un mouvement dirigé. Le laboratoire du Dr Waterman a établi que les deux classes de polymères du cytosquelette - les microtubules et l'actine filamenteuse (f-actine) - présentent à la fois des interactions structurelles directes et des interactions réglementaires médiées par les Rho GTPases. disséquer systématiquement les caractéristiques critiques de ces interactions.

Le mouvement des cellules et à l'intérieur de celles-ci est fondamental pour la vie, que ce soit dans le développement d'un organisme, la défense contre les infections, la réparation après une blessure ou dans des pathologies telles que le cancer et les maladies cardiaques. La myosine a été identifiée pour la première fois dans le muscle squelettique comme une protéine motrice essentielle à la contraction musculaire. Deux paires de chaînes lourdes et deux paires de chaînes légères comprennent cette myosine conventionnelle (maintenant connue sous le nom de myosine II), qui se polymérise en filaments pour interagir avec l'actine et générer de la force grâce à l'hydrolyse de l'ATP. Le Laboratoire de biologie cellulaire est dirigé par le Dr Edward Korn, qui étudie la fonction et la régulation du système d'actomyosine sous ses diverses formes depuis qu'il a découvert la première myosine non filamenteuse non conventionnelle, la myosine I (ne contenant qu'une seule chaîne lourde) , dans le protozoaire unicellulaire du sol Acanthamoeba castellanii, il y a une quarantaine d'années. Le laboratoire du Dr Korn apporte les outils de la biochimie et de la biologie cellulaire pour se concentrer sur trois domaines de recherche : le rôle du cytosquelette d'actine dans Dictyostelium développement de la fructification, la base moléculaire de la régulation de l'activité ATPase activée par l'actine dans la myosine II, et le mécanisme d'association de la myosine I avec les membranes cellulaires.

Le principal intérêt de recherche du Laboratoire de physiologie cellulaire, dirigé par le Dr Lois Greene, porte sur la formation et la décomposition de complexes protéiques normaux et pathologiques dans la cellule, en mettant l'accent sur le rôle des chaperons moléculaires. Le Dr Greene étudie le rôle des chaperons moléculaires et de leurs cofacteurs dans la formation de compartiments vésiculaires à partir de fosses recouvertes de clathrine dans la membrane cellulaire au cours de l'endocytose. Elle a appliqué sa riche expérience en biologie cellulaire du repliement des protéines et du trafic membranaire pour déchiffrer les mécanismes de formation et de propagation des prions. Cependant, il devient de plus en plus clair que de nombreuses maladies neurodégénératives, telles que la maladie de Huntington, la sclérose latérale amyotrophique (SLA) et d'autres qui sont associées à une agrégation anormale de protéines initiée par des mutations génétiques, ont une composante de type prion dans leur transmission. Une fois que ces protéines sont mal repliées, elles peuvent fournir une matrice pour que d'autres protéines se replient mal. De plus, ces modèles mal repliés pourraient être transmis entre les cellules. S'il est correct, un tel modèle cumulatif de transmission neurodégénérative pourrait expliquer en partie l'apparition relativement tardive de ces maladies.

Les éléments génétiques égoïstes déforment leur propre rapport de transmission en ségrégeant préférentiellement l'œuf pendant la méiose femelle. Le Laboratoire de dynamique et d'évolution des chromosomes, dirigé par le Dr Takashi Akera, étudie cette transmission non mendélienne d'éléments égoïstes appelée pulsion méiotique. La pulsion méiotique a des impacts significatifs sur la génétique, l'évolution et la reproduction, car les éléments égoïstes déforment les rapports de transmission et les fréquences alléliques dans les populations et manipulent la production de gamètes. Le laboratoire du Dr Akera utilise le modèle d'ovocyte de souris pour révéler à la fois la base biologique cellulaire et les conséquences évolutives de la pulsion méiotique.

La recherche au Laboratoire de neurobiologie du développement, dirigée par le Dr Herbert M. Geller, se concentre sur la compréhension des mécanismes qui contrôlent la croissance axonale et l'orientation au cours du développement neural, ainsi que les mécanismes qui stimulent la régénération après une blessure au cerveau ou à la moelle épinière. Le développement des neurones et la réponse neuronale aux blessures sont influencés par les interactions entre les neurones et le deuxième type cellulaire majeur du système nerveux, la glie. Les cellules gliales prédominantes du système nerveux central, les astrocytes, fournissent normalement un environnement favorable aux neurones en favorisant la migration neuronale et la croissance des processus dendritiques et axonaux au cours du développement. Cependant, après une blessure, les astrocytes deviennent réactifs et forment une partie importante de la cicatrice gliale qui se forme autour du site de la blessure et inhibe la régénération. Le Dr Geller identifie les mécanismes moléculaires à l'œuvre dans ces différentes conditions. Son objectif ultime est de favoriser la régénération neuronale après une blessure en empêchant ces changements dans les astrocytes, en ajoutant des molécules permissives aux astrocytes ou en faisant en sorte que les neurones ignorent les signaux inhibiteurs.

Les virus sont des experts dans l'exploitation et la manipulation de l'hôte de nombreuses et diverses manières tout au long de leur cycle de vie. L'élucidation de ces mécanismes viraux donne un aperçu du cycle de vie viral et des possibilités d'intervention thérapeutique. Il peut également fournir un aperçu du cycle de vie de l'hôte, révélant des voies cellulaires dont nous ignorions l'existence jusqu'à ce que des virus en profitent. À l'aide de technologies d'imagerie et de spectroscopie de pointe combinées à de nouvelles approches lipidomiques et protéomiques, les recherches du Laboratoire de dynamique hôte-pathogène, dirigée par le Dr Nihal Altan-Bonnet, ont été à l'avant-garde de la compréhension de l'interface virus-hôte, révélant une nouvelle réplication. et les mécanismes de transmission partagés par de nombreux virus humains différents. Leurs investigations sont largement axées sur la compréhension du rôle des membranes et en particulier des lipides, dans le cycle de vie viral.

Le Laboratoire de médecine endosymbiotique humaine, dirigé par le Dr Neal Epstein, se concentre sur l'analyse approfondie d'une nouvelle forme de vie qui a été identifiée par notre laboratoire comme existant dans un sous-ensemble de la plupart des cellules humaines nucléées, formant des foyers isolés dans la plupart des tissus. Ceci est distinct du microbiome tel qu'il est actuellement étudié, qui existe à la surface des cellules, sur la peau et dans la lumière intestinale. La séquence d'acide nucléique, la physiologie et la morphologie définie par EM de l'endosymbionte montrent qu'il est unique sans homologues dans GenBank ou dans la littérature. Un anticorps unique montre qu'il est présent dans l'œuf humain permettant la transmission verticale de la mère à la progéniture comme c'est la norme pour de nombreux endosymbiotes chez les arthropodes. Facultative de vie libre, elle est mobile et peut être marquée avec un anticorps fluorescent permettant la visualisation de son entrée dans les cellules humaines en culture primaire. Le laboratoire se concentre sur sa caractérisation plus poussée et son rôle dans la santé humaine et les maladies.

En tant que protéines motrices cellulaires prototypiques, la plupart des myosines convertissent l'énergie de l'ATP en mouvement. Les protéines myosine II musculaires contractiles participent aux battements du cœur et aux mouvements du corps, tandis que les myosines II non musculaires jouent un rôle essentiel dans le mouvement cellulaire, la régulation de la forme et la division cellulaire. Le Laboratoire de cardiologie moléculaire, dirigé par le Dr Robert S. Adelstein, se concentre sur le rôle de la myosine II non musculaire (NM II) dans le développement et la maladie. Les projets de recherche comprennent : le rôle du NM IIA dans la spermatogenèse, la fonction des NM II dans le développement cardiaque, l'utilisation du séquençage génomique complet pour étudier les gènes responsables de la Pentalogie de Cantrell, la compréhension du rôle du NM IIA dans le carcinome épidermoïde NM II et la mécanotransduction et l'étude de la fonctions de la famille Rbfox de protéines de liaison à l'ARN.

Les principaux intérêts de recherche du Laboratoire de biologie cellulaire moléculaire, dirigé par le Dr John A. Hammer, tournent autour des rôles joués par les protéines motrices et la dynamique des protéines du cytosquelette dans la motilité des organites et des cellules. L'intérieur d'une cellule vivante n'est pas un endroit immobile. Du transport des organites dépendant des protéines motrices à l'intérieur de la cellule aux changements dans la forme globale de la cellule induits par la dynamique du cytosquelette, la fonction cellulaire normale dépend fortement du mouvement. Le laboratoire du Dr Hammer utilise des approches biologiques, génétiques, biochimiques et biophysiques cellulaires, couplées à des techniques d'imagerie avancées, pour étudier les interactions moléculaires qui donnent lieu aux mouvements cellulaires et intracellulaires, et pour définir la signification fonctionnelle de ces mouvements dans le contexte de l'ensemble organismes. Récemment, le Dr Hammer a concentré ses efforts sur la compréhension du rôle joué par la dynamique des protéines du cytosquelette dans le bon fonctionnement de certains globules blancs appelés lymphocytes T.

Le Laboratoire de machines moléculaires et d'architecture tissulaire, dirigé par le Dr Nasser M. Rusan, étudie le rôle des centrosomes au cours du développement animal. Le centrosome est un organite non lié à la membrane qui sert de principal centre d'organisation des microtubules (MT) de la plupart des cellules animales.Les centrosomes fonctionnent pour initier et maintenir la polarité cellulaire, guider la migration cellulaire, diriger les cargaisons intracellulaires et distribuer correctement d'autres organites. Dans la mitose, ou division cellulaire, les centrosomes sont essentiels pour la construction précise du fuseau mitotique afin d'assurer une séparation fidèle des chromosomes aux deux cellules filles. Ainsi, il n'est pas surprenant que les défauts de la fonction des centrosomes conduisent à un large éventail de défaillances au niveau cellulaire, qui à leur tour entraînent des défauts tissulaires et de nombreuses maladies humaines. Le laboratoire vise à déterminer comment les centrosomes sont correctement construits à partir de leurs parties individuelles et comment les centrosomes fonctionnent dans un large éventail de types de cellules pour éviter les maladies humaines telles que la maladie polykystique des reins, la microcéphalie et le cancer.

Les premiers travaux du Laboratoire de physiologie moléculaire, dirigé par le Dr James R. Sellers, se sont concentrés sur la régulation des isoformes de la myosine II trouvées dans les cellules musculaires lisses et non musculaires. Les myosines sont des protéines motrices cellulaires. Au fur et à mesure que de nouvelles isoformes de myosine ont été découvertes, ses intérêts se sont déplacés pour inclure également des études de ces myosines « non conventionnelles ». Le Dr Sellers s'est concentré sur l'étude de la diversité de la myosine comme moyen de comprendre les différences moléculaires significatives qui donnent lieu à des fonctions disparates. Son laboratoire interdisciplinaire rassemble une vaste expérience dans des domaines tels que la biologie du développement, la biochimie, la biologie cellulaire, la biophysique et l'ingénierie et englobe des études de systèmes allant des molécules simples aux modèles de mouches des fruits (Drosophila melanogaster).

Le recyclage sélectif des lipides et des protéines est essentiel à une fonction cellulaire saine. De nombreux gènes associés aux maladies humaines codent pour des composants de la machinerie cellulaire qui trie les lipides et les protéines pour un trafic sélectif le long des voies endocytaires conduisant à la dégradation lysosomale. Le Laboratoire de trafic de protéines et de biologie des organelles, dirigé par le Dr Rosa Puertollano, cherche à comprendre précisément comment les défauts du trafic intracellulaire, en particulier dans les voies endosomales et lysosomales, contribuent aux maladies humaines.

L'objectif primordial du Laboratoire de recherche sur les cellules souches et neurovasculaires, dirigé par le Dr Yoh-suke Mukouyama, est de découvrir le contrôle moléculaire des processus morphologiques qui sous-tendent la morphogenèse ramifiée et la structuration des systèmes vasculaire et nerveux. Ces systèmes partagent plusieurs caractéristiques anatomiques et fonctionnelles et sont souvent modelés de manière similaire dans les tissus périphériques. Ces caractéristiques suggèrent qu'il existe une interdépendance entre ces deux réseaux au cours du développement tissulaire et de l'homéostasie. Ainsi, le Dr Mukouyama étudie les influences neuronales sur les schémas de ramification vasculaire et les influences vasculaires sur le guidage neuronal et le maintien des cellules souches neurales. Il a récemment étendu les recherches du laboratoire aux rôles imprévus des macrophages tissulaires et de la microglie dans le développement neuronal et vasculaire. Son laboratoire aborde ces problèmes en utilisant une combinaison d'imagerie à haute résolution sur monture entière, de perturbations génétiques avancées et de techniques de culture d'organes in vitro.

Le laboratoire de Biologie Cellulaire Structurale vise à comprendre les mécanismes moléculaires régissant les formes cellulaires spécialisées, telles que celles des neurones, des cellules immunitaires activées ou des plaquettes et de certaines cellules cancéreuses. Nous visualisons les facteurs clés déterminant différentes morphologies cellulaires en utilisant la cryotomographie cellulaire in situ en combinaison avec des techniques interdisciplinaires telles que la cryo-EM monoparticule, la cristallographie aux rayons X, la reconstitution in vitro et la microscopie optique.


Approche transversale

Ces avancées sont le résultat des contributions de scientifiques dans de nombreux domaines différents. Les physiciens ont fourni une grande partie de la technologie, comme les détecteurs d'électrons avancés qui ont augmenté la vitesse et la sensibilité des dispositifs cryo-EM modernes. Les chimistes ont développé des sondes fluorescentes plus lumineuses qui éclairent les cibles plus longtemps. Les statisticiens et informaticiens ont amélioré les techniques de traitement et d'analyse des images. « L'accélération de l'imagerie s'est produite grâce à cette incroyable synergie », déclare Jennifer Lippincott-Schwartz, biologiste cellulaire au Janelia Research Campus du Howard Hughes Medical Institute à Ashburn, en Virginie, qui a contribué à jeter les bases du développement de la super-résolution. microscopie avec des travaux dans les années 1990 sur l'utilisation de protéines fluorescentes vertes pour visualiser les voies de trafic cellulaire dans les cellules vivantes 2 .

De nombreuses avancées ont été réalisées grâce à ces outils de microscopie. Lippincott-Schwartz et ses collègues, par exemple, ont utilisé une forme de microscopie à fluorescence à couche lumineuse avec microscopie confocale pour capturer des images couleur 3D des interactions entre différents types d'organites. "Nous avons pu cartographier les relations entre six types d'organites, la vitesse à laquelle ils se déplaçaient et les contacts qu'ils ont établis les uns avec les autres", explique Lippincott-Schwartz, dont l'article 3 a été publié dans La nature en 2017. « C'est important si vous voulez comprendre la communication croisée entre les organites, qui est l'un des grands intérêts des biologistes cellulaires en ce moment. »

Jennifer Lippincott-Schwartz fait la démonstration d'un microscope capable d'imagerie à super-résolution. Crédit : Matt Staley

La disponibilité croissante de ces techniques avancées présente des opportunités pour les biologistes cellulaires en début de carrière. De toute évidence, cela augmente le nombre de processus que les biologistes cellulaires peuvent sonder. «Ces techniques ouvrent des perspectives énormes pour les types de questions auxquelles nous pouvons répondre», explique Lippincott-Schwartz. Le biologiste structural David Barford du MRC Laboratory of Molecular Biology à Cambridge, au Royaume-Uni, a utilisé la cryo-EM pour faire progresser la compréhension de certains des mécanismes cellulaires impliqués dans la mitose 4 , un type de division cellulaire qui entraîne la formation de deux cellules filles avec les mêmes chromosomes que la cellule mère. "Pour les scientifiques universitaires, la capacité de déterminer des structures à une résolution atomique avec la cryo-microscopie électronique peut être très importante dans la conception de nouvelles expériences et le test d'hypothèses biologiques", dit-il.

Barford ajoute que les avantages potentiels pour les chercheurs en début de carrière d'acquérir une compréhension approfondie des dernières techniques d'imagerie pourraient s'étendre au-delà des questions de recherche immédiates auxquelles ils cherchent à répondre. « Les sociétés pharmaceutiques s'intéressent de plus en plus à la cryomicroscopie électronique comme moyen de déterminer les structures des protéines et des cibles médicamenteuses. Barford pense également que ces techniques deviendront plus importantes et dépasseront les anciennes techniques utilisées par les biologistes. "Cela remplacera probablement la cristallographie sur le marché du travail."

Il est impossible de maîtriser l'utilisation de tous ou même de plusieurs des derniers outils d'imagerie. Les biologistes cellulaires en début de carrière qui cherchent à les utiliser doivent décider de se spécialiser dans une technique particulière ou d'identifier des collaborateurs qui peuvent le faire pour eux (voir « Meetings of minds » pour certaines des conférences populaires en biologie cellulaire). Ridley, qui étudie le rôle de la migration cellulaire dans la progression du cancer, conseille aux doctorants de saisir toutes les opportunités qui s'offrent à eux pour avoir un aperçu des différentes techniques. «Je recommanderais à toute personne entreprenant un programme de doctorat avec la possibilité de faire des rotations dans différents laboratoires et d'acquérir de l'expérience dans différents domaines d'imagerie pour le faire», dit-elle. "Même si vous ne devenez pas un expert en microscopie électronique, par exemple, travailler dans ce domaine pendant quelques mois vous permettra de comprendre ce qu'il peut et ne peut pas faire." Barford ajoute que les chercheurs qui laissent aux collaborateurs le soin de faire leur imagerie à leur place risquent de prendre du retard d'autres manières. « Si vous devenez simplement un utilisateur plutôt qu'un développeur, cela limite votre potentiel futur de contribuer au domaine en développant et en faisant progresser la technologie. »

Rencontres d'esprits

Délégués à la réunion conjointe de l'American Society for Cell Biology et de l'European Molecular Biology Organization en 2018. Crédit : Paul Sakuma Photography

Les symposiums et les conférences sont utiles pour obtenir des mises à jour et des aperçus d'un domaine.

Les chercheurs doivent souvent choisir entre participer à des réunions larges ou spécialisées. Pour ceux qui recherchent un aperçu de l'état du domaine, la réunion conjointe de l'American Society for Cell Biology et de l'European Molecular Biology Organization est de loin le plus grand rassemblement annuel de biologistes cellulaires au monde. Environ 6 000 personnes sont attendues cette année à Washington DC du 7 au 11 décembre. Les sujets à couvrir seront très variés, y compris des sujets émergents tels que les organismes modèles non conventionnels, la modélisation informatique et la biologie synthétique.

Bruce Stillman, président-directeur général du Cold Spring Harbor Laboratory à New York, donnera la conférence principale sur ses travaux sur la duplication des chromosomes dans les cellules. Il y aura une variété de symposiums, d'ateliers, de séances d'affiches et de séances d'intérêt spécial. La veille de la réunion principale, il y aura une journée complète de session sur les carrières et le développement professionnel pour les universitaires, et un mini-cours de biotechnologie d'une journée, au cours duquel les participants pourront apprendre comment les découvertes scientifiques sont transformées en entreprises bioscientifiques. D'autres sessions porteront sur les carrières dans la défense des intérêts scientifiques à but non lucratif, la politique scientifique, la sensibilisation, la gestion des infrastructures scientifiques et la recherche en laboratoire dans l'industrie.

Il existe de nombreuses autres options pour les chercheurs qui souhaitent approfondir une branche particulière de la discipline. Un symposium intitulé Seeing is Believing, par exemple, rassemble les développeurs de techniques d'imagerie de pointe avec ceux qui les appliquent en laboratoire. Cette réunion a attiré quelque 400 participants lors de sa dernière tenue, au Laboratoire européen de biologie moléculaire à Heidelberg, en Allemagne, en octobre de cette année. Il comportait des sessions sur les derniers outils et méthodes transformant les capacités des chercheurs à visualiser les protéines, les complexes protéiques, les organites, les cellules, les tissus, les organes et les organismes entiers.

L'un des attraits de l'imagerie pour Lippincott-Schwartz est sa pureté en tant que méthode empirique d'acquisition de connaissances. « Lorsque vous faites de l'imagerie, vous observez d'abord, puis vous générez des hypothèses, puis vous concevez des approches pour tester vos hypothèses. C’est l’avenue parfaite pour accomplir la méthode scientifique. Elle ajoute que la prolifération d'outils avancés a rendu la microscopie d'autant plus attrayante pour les biologistes cellulaires. "Cela peut faire de l'imagerie une direction très créative à prendre", dit-elle.

La nature 575, S91-S94 (2019)

Cet article fait partie de Nature Career Guide: Cell biologie, un supplément éditorial indépendant. Les annonceurs n'ont aucune influence sur le contenu.


34e réunion annuelle de la Society of Craniofacial Genetics and Developmental Biology

Cet article est une introduction aux domaines de recherche actifs en génétique craniofaciale et en biologie du développement, comme le souligne l'article d'accompagnement du Dr Brian Hall dans ce numéro d'AJMG (Hall BK 2012. AJMG XX) et la publication dans ce numéro des résumés qui ont été présentés. sous forme de présentations ou d'affiches lors de la 34e réunion annuelle de la Society of Craniofacial Genetics and Developmental Biology (SCGDB). La réunion organisée par la faculté de médecine dentaire de l'Université McGill s'est tenue en octobre 2011, à Montréal, Québec, Canada. La Société s'est réunie en conjonction avec la réunion du Congrès international de génétique humaine-Société américaine de génétique humaine. La Dysmorphologie Craniofaciale Clinique était le thème des sessions scientifiques données par des conférenciers invités.

La SCGDB est une organisation internationale créée en 1975 sous le nom de Society of Craniofacial Genetics. En 2011, le nom de la société a été élargi pour inclure la biologie du développement afin de refléter l'intégration étroite mais hiérarchique entre la génétique et le développement/l'embryogenèse. Les objectifs de la Société sont de promouvoir la compréhension, la recherche et la communication interdisciplinaire concernant la génétique craniofaciale et la biologie du développement, et d'appliquer les résultats de la recherche fondamentale et clinique aux soins et à la gestion des personnes ayant des problèmes craniofaciaux. (http://craniofacialgenetics.org/index.php?section=ABOUT+US pour des objectifs détaillés).

La société est extrêmement active dans la poursuite de ses objectifs. Afin d'attirer l'attention sur le travail de ceux qui ont contribué et contribuent à l'avancement de la Société, deux prix ont été créés en 2011 pour les étudiants diplômés faisant preuve d'excellence en recherche. Le premier était de reconnaître les contributions importantes à la génétique craniofaciale, à la biologie du développement et à la Société par le Dr Geoffrey Sperber. Comme il sied au statut de Geoff dans le domaine et à son rôle au sein de la Société, le « Prix Geoffrey Sperber pour l'excellence en recherche craniofaciale » a été présenté lors de la rencontre de Montréal. Zohreh Khavandgar de la Faculté de médecine dentaire de l'Université McGill a reçu ce prix pour ses recherches sur les mécanismes de la minéralisation osseuse. Un deuxième prix, le Genesis Award for Excellence in Craniofacial Research, généreusement financé par la revue genèse a été remporté par Christopher Percival pour ses recherches sur la densité minérale osseuse dans un modèle murin du syndrome de Beare-Stevenson Cutis Gyrata.

La réunion annuelle 2012 de la SCFDB doit se tenir le 5 novembre à San Francisco en conjonction avec la réunion annuelle de l'American Society of Human Genetics (ASHG) qui se tiendra du 6 au 10 novembre (http://www.ashg.org ). Marquez votre calendrier et surveillez les sites Web SCGDB et ASHG pour plus de détails.

Résumés du 34e congrès annuel de la Society of Craniofacial Genetics and Developmental Biology (SCGDB) à Montréal, Québec, le 11 octobre 2011

Troubles rétiniens héréditaires : espoir de traitement

1 Institut Lady Davis, Hôpital général juif, Département de génétique humaine, Université McGill, Montréal, Québec, Canada

Les maladies rétiniennes héréditaires peuvent être largement classées en défauts de développement et dégénérescences rétiniennes. Je donnerai un bref aperçu de ces conditions, et me concentrerai en particulier sur notre compréhension actuelle des mécanismes qui sous-tendent la mort des photorécepteurs dans les dégénérescences héréditaires. Dans nos travaux sur ces maladies, nous abordons deux questions fondamentales : Premièrement, pourquoi les neurones meurent-ils ? Et deuxièmement, comment se fait-il qu'ils puissent fonctionner parfaitement normalement pendant des décennies, tout en étant toujours en danger de mort ? Sont-ils malades ? Quels sont les changements biochimiques qui résultent de la mutation et qui finissent par tuer les cellules ? Un certain aperçu de ces questions difficiles a été obtenu par de nombreux groupes au cours de la dernière décennie (examiné dans Bramall et al. [2010]). Je passerai également en revue les progrès passionnants dans le traitement des maladies rétiniennes héréditaires, à la fois la thérapie de remplacement cellulaire et la thérapie génique. Dans les essais cliniques de phase 1, la thérapie génique semble avoir été efficace pour corriger partiellement la cécité d'au moins une dégénérescence rétinienne, et la thérapie de remplacement cellulaire dans des modèles murins de dégénérescence rétinienne est très prometteuse. Enfin, je rapporterai de nouvelles découvertes sur le rôle d'un gène de facteur de transcription, Prdm8, en développement rétinien. La perte de fonction de ce gène conduit à une quasi-absence de cellules bipolaires, les interneurones majeurs de la rétine, ainsi qu'à des anomalies neuromusculaires fascinantes [Ross et al., 2011].

Soutenu en partie par des subventions des Instituts de recherche en santé du Canada et de la Macula Vision Research Foundation.

Bramall AN, Wright AF, Jacobson SG, McInnes RR. 2010. Les réponses génomiques, biochimiques et cellulaires de la rétine dans les dégénérescences héréditaires des photorécepteurs et les perspectives de traitement de ces troubles. Annu Rev Neurosci 33:441-472.

Ross SE, McCord AE, Jung C, Atan D, Mok SI, Hemberg M, Kim TK, Salogiannis J, Hu L, Cohen S, Lin Y, Harrar D, McInnes RR, Greenberg ME. 2012. Bhlhb5 et prdm8 forment un complexe répresseur impliqué dans l'assemblage des circuits neuronaux. Neurone. Jan 2673(2) :292–303.

Que peut-on apprendre du faciès fœtal : est-ce un indice de diagnostic ?

1 Département de chirurgie orthopédique, génétique humaine et obstétrique et gynécologie, David Geffen School of Medicine, UCLA, Los Angeles, Californie

Les améliorations de l'échographie fœtale prénatale basées sur les progrès technologiques ont produit des images supérieures de nombreux systèmes d'organes tout au long des âges gestationnels. Ceci est particulièrement vrai pour le faciès fœtal. L'échographie peut évaluer à la fois les structures osseuses et les contours des tissus mous. Des mesures absolues des diamètres orbitaux, du philtrum et de la mandibule peuvent donner des preuves définitives d'hypo- et d'hypertélorisme, de philtrums anormaux et de micrognathie. La reconnaissance de troubles craniofaciaux bien décrits peut se traduire en période fœtale, dès le début du deuxième trimestre. Une découverte craniofaciale anormale peut être facilement appréciée dans le groupe de troubles de la dysplasie squelettique, le groupe de troubles de la craniosténose et les syndromes de fente palatine. Déterminer la constellation de découvertes faciales anormales peut aider à orienter les généticiens prénatals vers des diagnostics différentiels, y compris la reconnaissance de nouveaux troubles. Ces diagnostics peuvent ensuite être affinés en fonction d'anomalies dans d'autres systèmes organiques et en utilisant des diagnostics moléculaires pour aider à identifier les mécanismes responsables.

Approche clinique de l'enfant présentant une fente ou des anomalies craniofaciales

1 Division de génétique, Département de pédiatrie, Université de Californie, San Diego and Rady Children's Hospital, San Diego, Californie

Les fentes faciales et autres anomalies cranio-faciales (AFC) constituent un groupe d'anomalies congénitales qui sont à la fois pathogéniquement et étiologiquement hétérogènes. En ce qui concerne la pathogenèse, les CFA peuvent être classées en malformations, déformations, perturbations ou dysplasies. Les malformations ne changent pas avec le temps. La plupart sont dus à une hérédité multifactorielle et le traitement est généralement chirurgical. Les déformations ont le potentiel de s'améliorer avec le temps et l'intervention posturale. Les troubles ne se reproduisent pas, mais le traitement est chirurgical. Le potentiel de croissance altéré dans les dysplasies soulève des inquiétudes quant à la progression et au développement de la néoplasie au fil du temps.

En ce qui concerne l'étiologie, les CFA sont le résultat de modifications génomiques (déséquilibre posologique avec gain ou perte de groupes de gènes), de modifications génétiques (au niveau de l'ADN lui-même), de facteurs environnementaux, ou de l'interaction de facteurs environnementaux avec une génétique spécifique. antécédents qui rendent un individu à risque pour un CFA spécifique. L'approche clinique commence par définir la pathogenèse de l'anomalie craniofaciale spécifique (telle que l'échec de la formation du processus fronto-nasal conduisant à une fente labiale médiane) et en utilisant l'anamnèse et l'examen physique pour élucider l'étiologie (comme un parent avec une seule incisive centrale pourrait suggèrent une mutation dans chut alors que des antécédents de diabète mal contrôlé et la présence d'une agénésie sacrée pourraient suggérer une embryopathie diabétique).

Régulation génétique de la minéralisation de la matrice extracellulaire osseuse

1 Département de médecine et faculté de médecine dentaire, Université McGill, Montréal, Québec, Canada

La minéralisation de la matrice extracellulaire osseuse des vertébrés (MEC) est un processus physiologique. En revanche, la minéralisation des tissus mous est un état pathologique. L'initiation de la minéralisation de la MEC nécessite un échafaudage de protéines fibrillaires telles que le collagène ou l'élastine au sein duquel des noyaux de taille critique de sels de calcium et de phosphate inorganique précipitent et deviennent stables. Ces précipités croissent et mûrissent plus tard en cristaux d'hydroxyapatite. Fait intéressant, bien que des protéines d'échafaudage appropriées soient présentes dans de nombreux tissus mous, normalement, les MEC dans ces tissus ne se minéralisent pas. Deux possibilités peuvent expliquer ce phénomène. Premièrement, il est possible qu'un activateur de minéralisation manque dans ces tissus mous, et deuxièmement, que la minéralisation des tissus mous soit activement empêchée par la présence d'inhibiteurs de minéralisation. Plusieurs études clés identifient maintenant cette dernière comme l'explication la plus probable. En effet, l'absence ou l'élimination des inhibiteurs de minéralisation est une condition préalable à l'initiation de la minéralisation dans le microenvironnement osseux. Nous avons fourni des preuves génétiques suggérant que la minéralisation osseuse peut être expliquée, au moins en partie, par la composition de la matrice et par l'élimination enzymatique du pyrophosphate, un inhibiteur de minéralisation à petites molécules omniprésent, de la MEC osseuse. Plus récemment, nous avons démontré un rôle local de la Sphingomyéline phosphodiestérase 3 (SMPD3), une enzyme métabolisant les lipides, dans la minéralisation osseuse. Une mutation par délétion dans Smpd3 conduit à une dysplasie squelettique sévère chez la souris. Nos expériences génétiques in vivo suggèrent que l'activité enzymatique SMPD3 est nécessaire à la minéralisation osseuse normale et au développement squelettique.

Modules mandibulaires de mammifères : 20 ans depuis le modèle « Atchley-Hall »

1 Département de biologie, Université Dalhousie, Halifax, Nouvelle-Écosse, Canada

Cela fait 20 ans qu'Atchley et Hall [1991] ont publié un modèle pour le développement et l'évolution de structures morphologiques complexes utilisant la mandibule (dentaire) de mammifère comme structure anatomique exemplaire. Le modèle comprenait le développement du concept de modularité de la morphologie, des modules constitués d'agrégats (condensations) de cellules qui sont la principale ressource pour le développement d'os ou de cartilages individuels. Dans ce premier d'une série de présentations/articles pour revoir le modèle, j'examine notre compréhension actuelle des modules cellulaires du dentaire murin. Le modèle de 1991 a postulé que le dentaire provenait de six condensations cellulaires de cellules dérivées de la crête neurale. Quatre étaient squelettiques formant la branche montante et les trois processus du dentaire. Deux étaient odontogènes, formant les incisives et les molaires et l'os alvéolaire associé. Des études ultérieures révèlent qu'une seule unité squelettique forme l'os de la branche montante et les processus angulaire, condylien et coronoïde. Chez la souris, les cartilages distaux de ces processus sont secondaires et naissent du périoste. Chez le rat et l'homme, ces cartilages sont des sésamoïdes issus de condensations séparées à l'extérieur du dentaire. Ainsi, la condensation ostéo-chondrogénique unique chez la souris est représentée chez le rat et l'homme par quatre populations cellulaires, une condensation ostéogénique et trois condensations sésamoïdes (chondrogéniques). L'importance de ces différences pour notre compréhension du mécanisme cellulaire et moléculaire sous-jacent au développement mandibulaire et pour l'application d'études d'autres espèces de mammifères au développement craniofacial humain sera documentée et discutée.

Soutenu par le CRSNG du Canada (A5056).

Atchley WR, salle BK. 1991. Un modèle pour le développement et l'évolution des structures morphologiques complexes. Biol Rev Camb Philos Soc 66:101-157.

L'écran de mutation de suivi GWAS et l'analyse d'expression impliquent ARHGAP29 comme nouveau gène candidat pour la fente labiale/palatine non syndromique

Elizabeth J. Leslie 1 , M. Adela Mansilla 1 , Leah C. Biggs 1 , Kristi Schuette 1 , Steve Bullard 2 , Tian-Xiao Zhang 3 , Margaret Cooper 4 , Martine Dunnwald 1 , Andrew C. Lidral 2 , Mary L. Marazita 4 , Terri H. Beaty 3 , Jeffrey C. Murray 1

1 Département de pédiatrie, Université de l'Iowa, Iowa City, Iowa

2 Département d'orthodontie, Université de l'Iowa, Iowa City, Iowa

3 Département d'épidémiologie, École de santé publique, Université Johns Hopkins, Baltimore, Maryland

4 Center for Craniofacial and Dental Genetics, Department of Oral Biology, School of Dental Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvanie

La fente labiale et/ou palatine non syndromique (NSCL/P) est une anomalie congénitale courante d'étiologie complexe. Des études d'association à l'échelle du génome ont identifié avec succès de nouveaux loci associés au NSCL/P, dont un près de la ABCA4 gène, mutations dans lesquelles provoquent plusieurs troubles rétiniens. Ni l'analyse de l'expression ni le criblage des mutations ne soutiennent un rôle pour ABCA4 dans l'étiologie du NSCL/P, nous avons donc étudié le gène adjacent, ARHGAP29, codant pour la protéine activatrice de Rho GTPase 29. ARHGAP29 a une activité préférentielle envers RhoA, qui a de nombreuses fonctions liées à la forme, au mouvement et à la prolifération cellulaires, toutes critiques pour le développement craniofacial. L'analyse de l'expression à l'aide d'une souris a démontré que Arhgap29 est présent dans l'épithélium et le mésenchyme des processus nasaux médial et latéral et les processus mandibulaires à E10,5, et l'épithélium des bords buccal et médial et le mésenchyme palatin à E14,5. Séquençage de ARHGAP29 chez 962 personnes atteintes de NSCL/P et 972 témoins non apparentés des Philippines et des États-Unis ont révélé un non-sens, un décalage du cadre de lecture et 14 variantes faux-sens, qui sont surreprésentées dans les cas (P = 0,03). Nous avons testé le SNP le plus associé (rs560426) près de ABCA4 et ARHGAP29 pour l'interaction génétique avec d'autres gènes candidats, l'identification d'une éventuelle interaction avec IRF6 (rs2235371 P = 0,04). Cette interaction est soutenue par une expression réduite d'Arhgap29 dans l'épithélium buccal d'un Irf6-souris nulle, suggérant une nouvelle voie pour le clivage impliquant le facteur de transcription IRF6 interagissant avec la voie Rho via ARHGAP29. La combinaison d'une association à l'échelle du génome, de variantes de séquences codantes rares, d'une expression craniofaciale et d'interactions avec un gène de fente connu soutient un rôle pour ARHGAP29 dans NSCL/P.

Pris en charge par NIH DE08559 et DE020057.

Dents natales multiples autosomiques dominantes avec agénésie dentaire sélective

John M. Graham Jr 1 , Nancy Kramer 1 , Vincent Funari 1 , Ophir Klein 2 , Kerstin Seidel 2 , Piranit Kantaputra 3 , Kent D. Taylor 1

1 Medical Genetics Institute, Cedars Sinai Medical Center, Los Angeles, Californie

2 Département des sciences orofaciales, Université de Californie, San Francisco, Californie

3 Faculté de médecine dentaire, Université de Chiang Mai, Chiang Mai, Thaïlande

Nous rapportons une famille de 5 générations avec des dents natales multiples autosomiques dominantes suivies d'une agénésie dentaire sélective, qui n'est associée à aucune caractéristique non dentaire. Les dents natales sont généralement une découverte isolée sporadique chez un nourrisson par ailleurs normal. L'occurrence familiale est rare mais a été signalée comme étant autosomique dominante. L'agénésie autosomique dominante des dents peut être causée par des mutations du gène de l'homéobox MSX1. D'autres familles avec oligodontie autosomique dominante ont des mutations dans PAX9, et l'agénésie sélective des seules dents permanentes a été liée à 10q11.2-q21. Une famille avec une agénésie dentaire sélective isolée liée à l'X résultait de mutations EDA. mutations dans WNT10A ont été associés à une hypodontie isolée. La base génétique des dents natales isolées est inconnue. L'ADN de 28 membres de la famille a été analysé sur la puce Illumina OMNI-express à l'aide de 733 120 SNP et mappé sur un segment d'environ 2 Mb sur le chromosome 1q36.11 avec un score LOD de 2,97 à 23,8–25,8 Mb (GRCh37/hg19 MERLIN). En divisant le pedigree en trois familles de 3 générations, une région d'association a été trouvée située entre LOC284632 et GRHL3 (parentTDT, P = 0,005 pour rs11249039, rs11249045 ou rs7526505). GRHL3 est un gène exprimé exclusivement dans l'ectoderme de surface chez la drosophile, où il joue un rôle essentiel dans la formation de la cuticule. Expression du murin Grhl3 se trouve dans les tissus d'origine ectodermique, y compris l'épithélium buccal. Le séquençage de la région d'association est en cours et des modèles expérimentaux sont en cours de développement pour tester l'hypothèse que la variation de la régulation de ce gène pourrait jouer un rôle dans ce phénotype.

Le phénotype craniofacial est-il suffisant pour caractériser les syndromes de craniosynostose liés au FGFR ?

Yann Heuzé 1 , Neus Martínez-Abadías 1 , Jennifer M. Stella 1 , Federico Di Rocco 2 , Corinne Collet 3 , Gemma García Fructuoso 4 , Mariana Alamar 4 , Lun-Jou Lo 5 , Simeon A. Boyadjiev 6 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Département d'anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvanie

2 Unité de chirurgie craniofaciale, Service de neurochirurgie pédiatrique, Hôpital Necker–Enfants malades, Université Paris V, Paris, France

3 Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire, INSERM U606, Paris, France

4 Servei de Neurocirurgia, Hôpital Sant Joan de Déu, Barcelone, Espagne

5 Département de chirurgie plastique et reconstructive, Hôpital commémoratif Chang Gung, Université Chang Gung, Taoyuan, Taïwan

6 Section de génétique, Département de pédiatrie, Université de Californie Davis, Sacramento, Californie

Plus de 180 syndromes de craniosynostose (SC) ont été décrits, le SC le plus courant étant associé à des mutations des récepteurs du facteur de croissance des fibroblastes (FGFR). Ces « CS liés au FGFR » montrent la fusion prématurée caractéristique d'une ou plusieurs sutures crâniennes ainsi que des anomalies supplémentaires craniofaciales, neurales, des membres, du cœur, des poumons et/ou de la peau. Malgré le nombre potentiellement élevé de mutations causales pour certains de ces CS liés au FGFR, les diagnostics cliniques sont assez fiables. Cependant, notre analyse morphométrique basée sur des repères collectés à partir d'images tomodensitométriques crâniennes de patients atteints des syndromes d'Apert (n = 19), de Crouzon (n = 9), de Pfeiffer (n = 5) et de Muenke (n = 4) ainsi que de ceux des patients non atteints enfants (n = 20) montre que ces catégories diagnostiques sont plus difficiles à établir lorsque la forme du crâne est le seul trait considéré. En effet, nous observons un chevauchement important entre les phénotypes craniofaciaux, en particulier des syndromes d'Apert, Pfeiffer et Muenke. Le phénotype craniofacial tel que caractérisé par les données CT n'est pas suffisant pour caractériser le CS lié au FGFR. Les cas les plus différents des individus non affectés sont les cas syndromiques avec craniosténose bicoronale. Lorsque les cas syndromiques présentant une craniosynostose bicoronale (n = 17) sont comparés à des individus non affectés (n = 20) et à des enfants présentant une craniosynostose bicoronale non syndromique (n = 14), nos données fournissent une séparation claire entre les phénotypes craniofaciaux des cas syndromiques et non syndromiques. Les cas syndromiques avec craniosynostose bicoronale présentent un bossage frontal et une hypoplasie médio-faciale sévère. Ces derniers résultats indiquent qu'en cas de craniosynostose bicoronale, la mutation causale liée au FGFR et/ou la voie moléculaire affectée par cette mutation génère des dysmorphologies crâniennes supplémentaires.

Pris en charge en partie par NIH/NIDCR R01DE018500, 3R01 DE018500-02S1, R01DE016886 et CDC 5R01 DD000350.

Comprendre la variabilité phénotypique dans les troubles neurodéveloppementaux

Santhosh Girirajan 1 , Jill A. Rosenfeld 2 , Blake C. Ballif 2 , Lisa G. Shaffer 2 , Evan E. Eichler 1

1 Département des sciences du génome, Université de Washington, Seattle, Washington

2 Laboratoire de génomique signature, Spokane, Washington

Nous avons récemment proposé un modèle à deux résultats pour expliquer la variabilité phénotypique associée à une microdélétion de 520 kpb sur le chromosome 16p12.1, dans laquelle la microdélétion prédispose à la fois aux phénotypes neuropsychiatriques en tant qu'événement unique et exacerbe les phénotypes neurodéveloppementaux en association avec d'autres grands (>500 kbp) des variantes de nombre de copies (CNV). Nous avons étendu notre modèle pour inclure 72 troubles génomiques et examiné les données de CNV de 32 587 cas de déficience intellectuelle et de malformation congénitale pour la présence de deux grandes CNV par rapport à 8 635 témoins. Sur les 2 312 cas présentant un trouble génomique connu, 233 (10,2 %) cas portaient un autre CNV >500 kpb et 373 portaient un autre CNV >150kpb ailleurs dans le génome. Pour 45/233 (19 %) de ces porteurs à deux coups, la deuxième CNV était également associée à un trouble génomique. Alors que la fréquence des seconds hits était plus élevée dans les CNV associées à une expressivité variable telle que del15q13.3, del16p11.2, dup16p13.11, del16p12.1 et del et dup1q21.1, nous avons trouvé une corrélation positive (corrélation de Spearman, r = 0,64, P < 0,001) entre la proportion de cas héréditaires et la prévalence du deuxième coup. L'analyse de l'ADN parental montre une combinaison d'événements hérités et de novo contribuant à l'occurrence de deux hits chez les proposants. L'analyse de la voie des gènes dans les CNV du deuxième coup montre une perturbation des gènes impliqués dans la signalisation cellulaire, les fonctions neurologiques et développementales. Nos données soutiennent fortement le modèle à deux coups pour expliquer l'expressivité variable dans les troubles génomiques et, dans l'ensemble, présentent une base oligogénique pour l'étude des maladies complexes.

Pris en charge par NIH HD065285 à EEE.

Sphingomyéline Phosphodiestérase 3, un nouveau régulateur du développement squelettique et de la minéralisation

Zohreh Khavandgar 1 , Robert Scott Kiss 2 , Jingjing Li 3 , Monzur Murshed 1,3

1 Faculté de médecine dentaire, Université McGill, Montréal, Québec, Canada

2 Division de cardiologie, Centre universitaire de santé McGill, Montréal, Québec, Canada

3 Département de médecine, Université McGill, Montréal, Québec, Canada

La minéralisation de la matrice extracellulaire des os et des dents des vertébrés est un processus génétiquement régulé. L'un des derniers ajouts à la liste croissante des régulateurs de minéralisation est la sphingomyéline phosphodiestérase 3 (Smpd3). Smpd3 code pour une sphingomyélinase neutre qui clive la sphingomyéline pour générer des métabolites lipidiques bioactifs. Une mutation de délétion appelée fragilitas ossium (de) chez le murin Smpd3 entraîne une dysplasie squelettique sévère et une mort périnatale. Dans une étude récente, il a été suggéré que l'activité SMPD3 dans le cerveau régule le développement squelettique par le biais de facteurs endocriniens. Pour mieux comprendre le rôle de SMPD3 dans le développement squelettique, nous avons examiné l'ossification endochondrale au cours de la squeletogenèse précoce dans de/de souris. Nous avons observé une apoptose altérée des chondrocytes hypertrophiques et des os corticaux gravement sous-minéralisés dans E15.5 de/de embryons. Pour déterminer si SMPD3 joue un rôle cellulaire autonome dans ces tissus, nous avons généré de/deCol1a1-Smpd3 souris, chez lesquelles l'expression spécifique des ostéoblastes de Smpd3 corrigé le de/de anomalies squelettiques et prévenu les décès périnatals. Bien que les défauts de minéralisation osseuse aient été entièrement corrigés dans de/deCol1a1-Smpd3 embryons, leur phénotype cartilagineux n'était pratiquement pas affecté. Dans la présente étude, nous démontrons un rôle critique pour les métabolites SMPD3 lors du dépôt minéral in vitro par les pré-ostéoblastes MC3T3-E1. Nos données identifient SMPD3 comme un nouveau régulateur du développement squelettique et de la minéralisation.

Soutenu par les Instituts de recherche en santé du Canada et la Fondation Ostéogenèse imparfaite, États-Unis.

Une variante d'ADN rare dans un cis-Motif chevauchant (COM) dans un IRF6 L'élément Enhancer est associé au syndrome de Van der Woude

Walid D. Fakhouri 1 , Fedik Rahimov 2 , Huiqing Zhou 3 , Tianli Du 1 , Evelyn N. Kouwenhoven 3 , Hans van Bokhoven 3,4 , Jeffrey C. Murray 2 , Brian C. Schutte 1,5

1 Microbiologie et génétique moléculaire, Michigan State University, East Lansing, Michigan

2 Département de pédiatrie, Université de l'Iowa, Iowa City, Iowa

3 Département de génétique humaine, Centre de Nijmegen pour les sciences de la vie moléculaire, Nijmegen, Pays-Bas

4 Département de neurosciences cognitives, Donders Institute for Brain, Cognition, and Behaviour, Radboud University Nijmegen Medical Centre, Nijmegen, Pays-Bas

5 Département de pédiatrie et de développement humain, Michigan State University, East Lansing, Michigan

La fente labiale et palatine (CLP) est l'une des malformations congénitales les plus courantes chez l'homme. Mutations du facteur régulateur de l'interféron 6 (IRF6) causent le syndrome de Van der Woude (VWS), une forme autosomique dominante de CLP, et contribuent au risque de CLP isolée, y compris une variante d'ADN commune rs642961. Rs642961 est situé dans MCS9.7, une séquence conservée multi-espèces qui est proche IRF6. MCS9.7 Il a été démontré que l'élément possède une activité amplificatrice qui imitait l'expression de l'endogène Irf6. Afin d'identifier d'éventuelles variantes étiologiques de l'ADN, nous avons séquencé MCS9.7 dans des échantillons d'ADN obtenus à partir d'individus atteints de VWS. Nous avons examiné 48 échantillons d'ADN pour lesquels aucune mutation causant la maladie n'a été détectée dans IRF6 exons. Nous avons observé une nouvelle variante d'ADN qui est une insertion A et qui devrait perturber la liaison à l'ADN pour les facteurs de transcription p63 et bHLH. Nous nous sommes concentrés sur quatre membres de la famille bHLH dont le modèle d'expression semblait se chevaucher avec Irf6. En utilisant un test de liaison à l'ADN, nous avons observé que ce variant d'ADN abrogeait la liaison par p63 et réduisait l'affinité de liaison pour les facteurs trans bHLH. Dans un essai de transactivation transitoire, nous avons observé une forte activité amplificatrice par le MCS9.7 élément. Cette activation était fortement dépendante de p63, et l'activation a été abrogée par la mutation d'insertion A. En conclusion, ces données sont cohérentes avec l'hypothèse selon laquelle le variant rare de l'ADN au cis-motif superposé dans MCS9.7 est étiologique pour VWS, et soutient la justification d'un dépistage de mutation supplémentaire de la MCS9.7 élément activateur chez les patients atteints de CLP.

Pris en charge en partie par NIH-DE13513.

Une approche de biologie des systèmes pour la fente labiale et palatine

1 Département d'anthropologie, Ball State University, Muncie, Indiana

L'étiologie des fentes peut suivre un modèle à seuil multifactoriel. Ce modèle, cependant, convient mal. Certaines fentes sont tératogènes d'autres, génétiques, suivant parfois un schéma mendélien. Bien que les fratries humaines soient généralement trop petites pour être testées, la fréquence de récurrence peut se rapprocher de ce qui serait attendu pour un double récessif dans un croisement à deux facteurs, 1/16 ou 6,25 %. Environ 25 % des CLP sont attribuables à des voies génétiques connues.Il semble que les CLP résultent d'allèles ou de tératogènes qui ralentissent la migration des cellules de la crête neurale, comme le peuvent les voies connues. Mon groupe (Bowers) a découvert que les CLP sont des troubles systématiques, et non des altérations de la tête et du visage uniquement. Les enfants atteints ont parfois une taille réduite et une maturation retardée, et ont fréquemment une largeur de coude réduite, avec des plis cutanés triceps et des circonférences de bras normaux. Nous avons trouvé des scores d'écart-type (Z) significativement négatifs pour la largeur du coude dans un échantillon de 209 enfants, âgés de 2 à 18 :11, divisés par sexe, groupe d'âge et si la fente était unilatérale ou bilatérale. Les valeurs Z moyennes allaient de -0,40 (P < 0,05) à -1,27 (P < 0,001). Seuls les garçons de plus de 7:7 ans atteints de CLP bilatérale avaient des Z moyennes non significatives, et celles-ci étaient également négatives. Cela suggère que l'une des molécules contribuant à la formation de l'os membraneux et endochondral, comme le facteur de transcription RUNX2, peut être impliqué. Ici, je commence à tracer les circuits de régulation qui peuvent lier Runx2 aux voies dont l'implication est connue.

Bowers EJ, Mayro RF, Whitaker LA, Pasquariello PS, LaRossa D, Randall P. 1987. Croissance corporelle générale chez les enfants présentant des fentes labiales, palatines et craniofaciales. Scand J Plastic Reconstr Surg 21:7-14.

Bowers EJ, Mayro RF, Whitaker LA, Pasquariello PS, LaRossa D, Randall P. 1988. Croissance corporelle générale chez les enfants atteints de fente palatine et de troubles connexes : différences d'âge. Suis J Phys Anth 75:503-515.

Bowers EJ. 2011. Croissance chez les enfants présentant des fentes : preuves en série de radiographies au poignet. Fente palatine craniofaciale J 48 (6) : 762–772.

Altérations de la densité minérale osseuse craniofaciale postnatale et du volume dans le Fgfr2 Y394C/+ Modèle de souris du syndrome de Beare-Stevenson Cutis Gyrata

Christopher Percival 1 , Yingli Wang 2 , Xueyan Zhou 2 , Ethylin Jabs 2 , Joan Richtsmeier 1

1 Département d'anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvanie

2 Département de génétique et de sciences génomiques, École de médecine du mont Sinaï, New York, New York

Une nouvelle technique est utilisée pour quantifier le volume osseux crânien individuel et la densité minérale osseuse relative à travers le crâne murin à partir d'images de tomodensitométrie et, ce faisant, met en évidence l'association entre une faible densité osseuse, un faible volume osseux et une craniosténose dans le Fgfr2 Modèle murin Y394C/+ du syndrome cutis gyrata de Beare-Stevenson à P0 et à P8. Alors que l'analyse morphométrique basée sur les repères indique que la gravité de la dysmorphologie sous forme craniofaciale varie à travers le crâne, l'influence de la Fgfr2 La mutation Y394C sur les taux d'augmentation du volume osseux semble standard pour tous les os mesurés. Ces résultats suggèrent que cette mutation influence l'activité des cellules osseuses à travers le crâne, même à des sites assez éloignés des sutures fusionnées prématurément qui définissent les syndromes de craniosténose. La réduction du volume net du matériau de haute densité dans certains os mutants suggère que l'activité des ostéoclastes, en plus de celle des ostéoblastes, est affectée au cours de cette période postnatale précoce. Cette nouvelle étude fournit des informations importantes sur l'effet de la Fgfr2 Mutation Y394C sur le développement osseux endochondral et intramembranaire à travers le crâne, complétant les résultats des analyses morphométriques et fournissant la base d'hypothèses qui peuvent être testées avec des études histologiques, moléculaires et cellulaires plus approfondies.

Pris en charge en partie par NIH/NIDCR R01-DE018500 (JTR), 3R01 DE018500-02S1 (JTR et EWJ) et NSF BCS-0725227.

Évaluation du microbiote buccal de rats sains et traités à l'alcool à l'aide de sondes d'ADN du génome entier provenant de bactéries humaines

Zaher Jabbour 1 , Cássio do Nascimento 2 , Michel El-Hakim 3 , Janet E. Henderson 4 , Rubens Albuquerque 1

1 Faculté de médecine dentaire, Division de dentisterie restauratrice, Université McGill, Montréal, Québec, Canada

2 Faculté de médecine dentaire de Ribeirao Preto, Département des matériaux dentaires et de prosthodontie, Université de Sao Paulo, Sao Paulo, Brésil

3 Division de chirurgie buccale et maxillo-faciale, Faculté de médecine dentaire, Université McGill, Montréal, Québec, Canada

4 Division de chirurgie orthopédique, Faculté de médecine, Université McGill, Montréal, Québec, Canada

Les méthodes moléculaires d'identification et de quantification bactériennes ont été considérées comme plus rapides et plus fiables que les méthodes conventionnelles. Cette étude visait à évaluer la capacité des sondes d'ADN du génome entier préparées à partir de bactéries buccales humaines à détecter et quantifier les espèces bactériennes buccales de rats, et à évaluer l'influence de l'ingestion d'alcool sur le biofilm buccal. Vingt-quatre rats Wistar matures ont été divisés également en deux groupes. Un groupe (témoin) a été nourri avec une alimentation équilibrée de granulés de rat et d'eau. Le groupe traité à l'alcool (AT) a reçu le même régime et une solution d'éthanol à 20 %. Après l'euthanasie après 30 jours, des échantillons bactériens du biofilm buccal recouvrant les dents des animaux ont été collectés à l'aide de microbrosses. L'identification et la quantification des bactéries étaient basées sur l'intensité des signaux chimiluminescents libérés par l'hybridation ADN-ADN en damier avec 33 sondes préparées à partir de bactéries buccales humaines. Les niveaux de bactéries ont été comparés à l'aide d'un Mann-Whitney U-test avec un niveau de signification < 0.05. Toutes les souches ciblées, à l'exception Streptocoque mutant et Streptocoque mitis, ont été détectés dans le groupe témoin. Escherichia coli, Psuedomonas aeruginosa, Porphyromonas endodontalis, et Veillonella parvula étaient les seules espèces détectées dans le groupe AT. Des niveaux de bactéries significativement plus élevés ont été trouvés dans le groupe témoin par rapport au groupe AT (P = 0,001). Le pourcentage de E. coli était le plus élevé dans les deux groupes. Les sondes d'ADN du génome entier préparées à partir de bactéries buccales humaines peuvent présenter une réaction croisée avec les souches bactériennes buccales de rats. La consommation d'alcool est associée à une plus faible diversité et nombre de bactéries dans la cavité buccale des rats.

Soutenu par la Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP).

Craniosynostose sagittale non syndromique associée à de nouvelles variantes dans FGFR1, TORSION1, et RAB23 Gènes

Xiaoqian Ye 1,2 , Audrey Guilmatre 1 , Ethylin Wang Jabs 1 , Yann Heuzé 3 , Joan Richtsmeier 3 , Deborah J. Fox 4,5 , Charlotte M. Druschel 4,5 , Rhinda J. Goedken 6 , Paul A. Romitti 6

1 Département de génétique et de sciences génomiques, Mount Sinai School of Medicine, New York, New York

2 The State Key Laboratory Breeding Base of Basic Science of Stomatology (Hubei-MOST), Key Laboratory of Oral Biomedicine Ministère de l'Éducation, École et hôpital de stomatologie, Université de Wuhan, Wuhan, Chine

3 Département d'anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvanie

4 Département d'épidémiologie et de biostatistique, École de santé publique, Université d'Albany State University of New York, Albany, New York

5 Registre des malformations congénitales, Département de la santé de l'État de New York, Troy, New York, New York

6 Département d'épidémiologie, Collège de santé publique de l'Université de l'Iowa, Iowa City, Iowa

La craniosynostose, la fusion prématurée d'une ou plusieurs sutures crâniennes, survient chez environ une naissance vivante sur 2 500. Parmi les diverses formes, la craniosynostose sagittale médiane non syndromique représente le type le plus répandu. Dans la craniosténose syndromique, des mutations causales sont connues sur les récepteurs du facteur de croissance des fibroblastes (FGFR), TWIST1, RAB23, et d'autres gènes. Cependant, l'étiologie de la craniosténose non syndromique est largement inconnue. Nous avons utilisé les données d'une étude cas-témoins en cours dans la population de l'Iowa et de l'État de New York pour identifier de nouveaux gènes candidats pour la craniosténose sagittale non syndromique. Dans cette étude, nous avons évalué 96 cas de craniosténose sagittale non syndromique et effectué une analyse approfondie des gènes candidats par séquençage direct. Deux isoformes (intron 7 de l'isoforme 1, exon 6 de l'isoforme 5-6) de FGFR1, intron 9 de FGFR2, TWIST1, et RAB23 ont été sélectionnés sur la base de publications antérieures, de leurs modèles d'expression, de modèles animaux et/ou de rôles dans les syndromes humains connus de craniosténose. De nouvelles variantes de nucléotides ont été trouvées dans FGFR1 (isoformes 5 et 6, n = 2), TWIST1 (n = 1), et RAB23 (n = 1). Ces variantes détectées dans notre étude étaient uniques et ne se sont pas produites dans 316 allèles de témoins sains ou dans les bases de données NCBI dbSNP, Human Gene Mutation Database et CHIP Bioinformatics. Nos données agrégées suggèrent que des mutations dans ces gènes candidats sont susceptibles de contribuer à une craniosténose sagittale non syndromique, bien qu'elles ne représentent qu'une faible proportion du total des cas. Ces résultats ajoutent à la perception de la craniosténose sagittale non syndromique comme une anomalie développementale complexe sous contrôle polygénique potentiel.

Soutenu en partie par une subvention du CDC 5R01 DD000350.

Expression différentielle des gènes face aux embryons de souris CL/Fr à E11.5 basée sur l'analyse de puces à ADN

Brennan Takagi 1 , T.J. Hynd 1 , S. Jack Somponpun 1 , Kazuaki Nonaka 2 , Scott Lozanoff 1

1 Département d'anatomie, de biochimie et de physiologie, Faculté de médecine de l'Université d'Hawaï, Honolulu, Hawaï

2 Faculté de médecine dentaire, Section de dentisterie pédiatrique, Université de Kyushu, Fukuoka, Japon

La souris CL/Fr présente une fente labiale et palatine (CLP) bilatérale et unilatérale héréditaire à un taux d'environ 35 %, généralement au-dessus de la souris de souche « A ». En utilisant des stratégies classiques de sélection de souris, il a été suggéré qu'au moins deux loci de la maladie, clf1 et clf2, sont impliqués dans le défaut et des gènes candidats ont été identifiés. De plus, les analyses de ciblage génétique suggèrent fortement que Wnt9b contribue à la CLP chez les souris de la souche « A ». Le but de cette étude était de tester l'expression de clf1 et clf2 gènes candidats dans les proéminences faciales des embryons CL/Fr, en utilisant l'analyse par microarray. Les proéminences nasales médiales, nasales latérales et maxillaires de souris phénotypiquement normales ainsi que des souris CL/Fr E11.5 fendues ont été disséquées et l'ARN a été extrait en utilisant des techniques standard pour le protocole Agilent-microarray. Les résultats indiquent que l'expression de la clf1 gènes candidats, Wnt9b et Wnt3, et le clf2 gènes candidats, Adcy2 et Ube2ql1, sont significativement réduits (-3,11, -1,50, -2,22 et -1,83 fois, respectivement) dans les tissus fendus CL/Fr, suggérant que les quatre gènes peuvent être impliqués dans la mutation CLP chez les souris CL/Fr. De futures études d'expression génique par RT-PCR quantitative et des analyses d'expression régionales par immunohistochimie seront réalisées pour tester davantage l'expression de ces clf1 et clf2 gènes candidats.

Pris en charge en partie par NIH/NCRR 5P20RR024206 (SJS) et R01-DK-064752 (SL).

Expression différentielle des gènes chez les souris avec une mauvaise expression de six2 Associé à la dysplasie frontonasale

Thomas Hynd 1 , Ben Fogelgren 1 , S. Jack Somponpun 1 , Sheri F.T. Fong 1 , Scott Lozanoff 1

1 Département d'anatomie, de biochimie et de physiologie, Faculté de médecine de l'Université d'Hawaï, Honolulu, Hawaï

Nous avons précédemment décrit le Br souris mutante présentant une dysplasie frontonasale héréditaire. L'analyse de liaison a cartographié la mutation à proximité du facteur de transcription homéobox six2, normalement exprimé dans le mésenchyme facial au cours du développement embryonnaire. Le but de cette étude est de déterminer les modèles d'expression de six2, ainsi que les éventuelles cibles en amont et en aval de six2, dans la face médiane en développement. Les trois ensembles de proéminences faciales appariées (médiale, latérale et maxillaire) des embryons E11.5 ont été disséqués et l'ARN extrait pour les tests qPCR et l'analyse des microréseaux Agilent. Des proéminences nasales médianes (MNP) ont également été prélevées pour la culture cellulaire. Résultats qPCR indiqués six2 l'expression est la plus élevée dans le MNP et a démontré une régulation négative haplo-insuffisante dans chacun des trois ensembles de proéminence faciale dans le Br Souris. Les résultats des puces à ADN suggèrent la mauvaise régulation de plusieurs gènes impliqués dans une grande variété de voies génétiques, y compris le facteur de transcription six3. Une validation supplémentaire sera nécessaire pour corroborer ces résultats de puces à ADN, y compris la qPCR, l'immunohistochimie et l'interférence ARN. Résultats préliminaires utilisant un knockdown in vitro de six2, réalisée sur un système de culture cellulaire MNP utilisant des siARN, a démontré une réduction de 65 à 70 % de six2. Ces résultats peuvent permettre d'autres travaux in vitro afin d'élucider une voie dans le milieu du visage en développement impliquant six2.

Ce travail a été soutenu, en partie, par NIH/NCRR R01DK064752 (SL) & 5P20RR024206 (SJS).

Une méta-analyse à l'échelle du génome de la fente labiale non syndromique avec ou sans fente palatine (NSCL/P) identifie plusieurs nouveaux loci

Kerstin U. Ludwig 1,2 , Stefan Herms 1,2 , Michael Knapp 3 , Markus M. Nöthen 1,2 , Elisabeth Mangold 1

1 Institut de génétique humaine, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

2 Département de génomique, Life and Brain Center, Institut de génétique humaine, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

3 Institut de biométrie médicale, d'informatique et d'épidémiologie, Université de Bonn, Bonn, Allemagne

La fente labiale non syndromique avec ou sans fente palatine (NSCL/P) fait partie des malformations congénitales les plus courantes. L'étiologie de cette malformation, qui implique des facteurs environnementaux et génétiques, a récemment été éclairée par la découverte de six loci de susceptibilité génétique dans des études d'association pangénomique (GWAS). Pour identifier des loci supplémentaires, nous avons mené une méta-analyse des deux plus grands GWAS sur NSCL/P, c'est-à-dire une étude cas-témoins d'Européens centraux [Mangold et al., 2010] et une étude familiale impliquant des trios européens et asiatiques. [Beaty et al., 2010, données extraites de dbGaP]. Notre analyse confirme tous les loci précédemment identifiés et identifie six nouvelles régions de sensibilité pour la population européenne (1p36, 2p21, 3p11.1, 8q21.3 13q31.1 et 15q22). Une analyse spécifique à la population a révélé que cinq d'entre eux jouent également un rôle dans la population asiatique, ce qui suggère que nous avons identifié des facteurs de risque génétiques communs pour la NSCL/P. Les gènes candidats dans ces régions comprennent SPRY2, THADA, PAX7, et EPHA3, ouvrant de nouveaux points de départ pour des études génétiques et fonctionnelles approfondies ultérieures.

Soutenues par les subventions DFG (MA 2546/3-1, KR 1912/7-1, NO 246/6-1, WI 1555/5-1), les données dbGaP ont été obtenues sur http://www.ncbi.nlm. nih.gov/gap via le numéro d'accession dbGaP phs000094.v1.p1.

Mangold E, Ludwig KU, Birnbaum S, Baluardo C, Ferrian M, Herms S, Reutter H, de Assis NA, Chawa TA, Mattheisen M, Steffens M, Barth S, Kluck N, Paul A, Becker J, Lauster C, Schmidt G, Braumann B, Scheer M, Reich RH, Hemprich A, Pötzsch S, Blaumeiser B, Moebus S, Krawczak M, Schreiber S, Meitinger T, Wichmann HE, Steegers-Theunissen RP, Kramer FJ, Cichon S, Propping P, Wienker TF, Knapp M, Rubini M, Mossey PA, Hoffmann P, Nöthen MM. 2010. Une étude d'association pangénomique identifie deux loci de susceptibilité pour la fente labiale non syndromique avec ou sans fente palatine. Nat Genet 42:24-26.

Beaty TH, Murray JC, Marazita ML, Munger RG, Ruczinski I, Hetmanski JB, Liang KY, Wu T, Murray T, Fallin MD, Redett RA, Raymond G, Schwender H, Jin SC, Cooper ME, Dunnwald M, Mansilla MA , Leslie E, Bullard S, Lidral AC, Moreno LM, Menezes R, Vieira AR, Petrin A, Wilcox AJ, Lie RT, Jabs EW, Wu-Chou YH, Chen PK, Wang H, Ye X, Huang S, Yeow V , Chong SS, Jee SH, Shi B, Christensen K, Melbye M, Doheny KF, Pugh EW, Ling H, Castilla EE, Czeizel AE, Ma L, Field LL, Brody L, Pangilinan F, Mills JL, Molloy AM, Kirke PN, Scott JM, Arcos-Burgos M, Scott AF. 2010. Une étude d'association à l'échelle du génome de fente labiale avec et sans fente palatine identifie des variantes de risque près de MAFB et ABCA4. Nat Genet 42 : 525-529.

Croissance du crâne et du cerveau dans un modèle de souris pour le syndrome d'Apert

Cheryl A. Hill 1 , Jordan R. Austin 1 , Joan T. Richtsmeier 2 , Susan Motch 2 , Neus Martínez-Abadías 2 , Yingli Wang 3 , Ethylin Wang Jabs 3 , Kristina Aldridge 1

1 Département de pathologie et de sciences anatomiques, Université du Missouri-Columbia, Columbia, Missouri

2 Département d'anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvanie

3 Département de génétique et de sciences génomiques, École de médecine du mont Sinaï, New York, New York

Les tissus craniofaciaux et neuronaux se développent de concert tout au long de la croissance prénatale et postnatale. Les syndromes de craniosynostose, tels que le syndrome d'Apert (SA), sont associés à des phénotypes spécifiques impliquant à la fois le crâne et le cerveau. Analyse d'un modèle murin de la SA, le Fgfr2 +/P253R souris, permet d'étudier les effets de cette mutation spécifique sur ces deux tissus simultanément au cours du développement. Des travaux antérieurs sur ce modèle murin ont démontré des différences spécifiques et localisées dans le cerveau et le crâne. Le but de cette étude est de comparer lesFgfr2 +/P253R souris et leurs congénères de type sauvage à deux moments du développement, afin de déterminer si les modèles de croissance diffèrent dans le cerveau et le crâne. Des images de résonance micro-magnétique tridimensionnelles et des tomodensitométries ont été acquises à partir de souris avec le Fgfr2 +/P253R mutation et leurs congénères de type sauvage. L'échantillon était composé de souris nouveau-nées (P0) (N = 28) et de souris âgées de 2 jours (P2) (N = 23). Les données de coordonnées de 15 repères cérébraux et 24 crâniens ont été recueillies à l'aide des logiciels Amira© et Analyze 10.0© et comparées statistiquement à l'aide de l'analyse matricielle de la distance euclidienne. Les résultats démontrent que le Fgfr2 +/P253R les souris présentent une croissance réduite dans le cerveau et le visage, tandis que la hauteur et la largeur du neurocrâne et des régions postérieures du cerveau présentent une croissance accrue par rapport aux souris de type sauvage. Cette correspondance localisée des schémas de croissance différentiels dans le crâne et le cerveau indique leur interaction continue tout au long du développement, tout en démontrant également que les deux tissus présentent des schémas de croissance postnatals divergents par rapport à leurs congénères de type sauvage.

Pris en charge en partie par NIH/NIDCR R01 DE018500 (JTR), R01DE18500-02S1 (JTR et EWJ).

Continuum phénotypique dans la craniosynostose syndromique FGFR ? Preuves provenant de patients humains et de modèles murins

Neus Martínez-Abadías 1 , Yann Heuzé 1 , Yingli Wang 2 , Susan Motch 1 , Talia Pankratz 1 , Jennifer M. Stella 1 , Gemma García Fructuoso 3 , Mariana Alamar 3 , Federico Di Rocco 4 , Corinne Collet 5 , Lun-Jou Lo 6 , Simeon A. Boyadjiev 7 , Ethylin Wang Jabs 2 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Département d'anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvanie

2 Département de génétique et de sciences génomiques, Mount Sinai School of Medicine, One Gustave L. Levy Place, New York, New York

3 Servei de Neurocirurgia, Hôpital Sant Joan de Déu, Barcelone, Espagne

4 Unité de chirurgie craniofaciale, Service de neurochirurgie pédiatrique, Hôpital Necker–Enfants malades, Université Paris V, Paris, France

5 Laboratoire de Biochimie et de Biologie Moléculaire, INSERM U606, Paris, France

6 Département de chirurgie plastique et reconstructive, Hôpital commémoratif Chang Gung, Université Chang Gung, Taoyuan, Taïwan

7 Section de génétique, Département de pédiatrie, Université de Californie Davis, Sacramento, Californie

Parmi les plus de 180 syndromes de craniosténose (SC) avec une prévalence de 1/10 000 naissances vivantes, beaucoup sont causés par des mutations des récepteurs du facteur de croissance des fibroblastes (FGFR). Le CS lié au FGFR implique une fusion prématurée des sutures crâniennes associées à des malformations craniofaciales, neurales, des membres et viscérales. La définition et la classification précises des CS liées au FGFR peuvent être difficiles en raison de la variation phénotypique au sein des catégories de diagnostic, de sorte que des tests génétiques sont souvent nécessaires. Cependant, il n'y a pas de correspondance univoque entre les mutations génétiques et les phénotypes : une seule mutation peut entraîner différents phénotypes, et des mutations dans différents gènes peuvent produire des phénotypes similaires. Nous nous concentrons sur un sous-ensemble de CS causée par des mutations dans FGFR1, 2 et 3 (syndromes d'Apert, Crouzon, Pfeiffer et Muenke) pour quantifier avec précision le spectre phénotypique de ces troubles sur la base d'une analyse morphométrique géométrique des coordonnées de repère 3D recueillies à partir de reconstructions CT de le crâne de patients humains (N = 37), d'individus non affectés (N = 20) et de modèles murins pour CS (N = 96 mutants 109 non mutants). Nos analyses suggèrent qu'il existe une correspondance entre les données humaines et murines et qu'au sein des deux organismes, les morphologies crâniennes associées au CS sont réparties sur un continuum phénotypique allant de l'absence de dysmorphologie à divers degrés de dysmorphologie légère et sévère. Les personnes atteintes du syndrome d'Apert sont les plus gravement touchées, tandis que les personnes atteintes des syndromes de Crouzon, Pfeiffer et Muenke présentent des dysmorphologies légères à sévères. Le long de ce spectre phénotypique, des groupes de diagnostic assez bien définis se chevauchent en raison de degrés élevés de variation au sein du groupe, suggérant que des variations génétiques et phénotypiques communes sous-tendent le CS lié au FGFR.

Soutenu en partie par NIH/NIDCR (R01 DE018500, 3R01 DE018500-02S1, R01 DE016886), CDC (5R01DD000350) et Beca Postdoctoral Beatriu de Pinós, AGAUR, Generalitat de Catalunya.

Régulation des protéines de l'ultrastructure cristallographique de l'émail

Hazem Eimar 1 , Benedetto Marelli 1 , Showan Nazhat 1 , Samer Abinader 1 , Wala Amin 2 , Jesus Torres 3 , Rubens Albuquerque 1 , Faleh Tamimi 1

1 Faculté de médecine dentaire Université McGill, Montréal, Québec, Canada

2 Faculté de médecine dentaire, Université de Jordanie, Amman, Jordanie

3 Département des sciences de la santé III, Universidad Rey Juan Carlos, Alcorcon, Madrid, Espagne

L'émail est un matériau composite qui comprend une matrice inorganique composée de cristaux d'hydroxyapatite carbonatée (HA) organisés hiérarchiquement et une matrice organique principalement composée de la protéine amélogénine. Comprendre la relation entre les composants chimiques de l'émail des dents est d'un intérêt particulier pour l'interprétation des variations du développement dentaire chez l'homme. En conséquence, cette étude a été conçue pour étudier comment les variations des protéines de l'émail peuvent affecter son ultrastructure. Cent dents saines extraites ont été recueillies auprès de patients adultes fréquentant la clinique dentaire McGill-Undergraduate. La FTIR et la XRD ont été utilisées pour évaluer la composition chimique de l'émail (teneur en protéines et degré de carbonisation de l'HA) et la cristallographie (taille des cristaux, paramètres de maille : axe a et axe c). Les données obtenues ont été analysées pour la corrélation, et la signification statistique a été fixée à P < 0.05. La teneur en protéines de l'émail des dents et la structure cristallographique variaient considérablement au sein de la population étudiée. La teneur en protéines de l'émail était inversement corrélée à la taille des cristaux de HA (R = -0,352, B = -19,4). Une analyse plus poussée a révélé que cette corrélation n'était pas purement linéaire. Au lieu de cela, il a suivi une courbe dans laquelle, à une teneur spécifique en protéines de l'émail, les échantillons d'émail dentaire avaient la taille maximale des cristaux de HA. Cependant, au-dessous ou au-dessus de cette teneur spécifique en protéines de l'émail, les dents exprimaient des cristaux de HA plus petits [(R = 0,32, B = 271,4) et (R = -0,36, B = -15,1), respectivement]. De plus, la quantité de protéines de l'émail dentaire était positivement corrélée avec le degré de carbonisation des cristaux d'HA (R = 0,474, B = 0,410). À partir de la présente étude, nous concluons que les protéines de l'émail dentaire présentaient un double effet comportemental sur la taille des cristaux de HA. De plus, le degré de carbonisation de l'HA était également régulé par les protéines de l'émail.

Appuyé en partie par la Fondation de l'Ordre des dentistes du Québec (FODQ).

Lire entre les lignes : le développement d'espaces négatifs dans un modèle murin du syndrome de Crouzon/Pfeiffer à la naissance

Susan M. Motch 1 , Neus Martínez-Abadías 1 , Talia L. Pankratz 1 , Yingli Wang 2 , Kristina Aldridge 3 , Ethylin W. Jabs 2 , Thomas Neuberger 4 , Timothy M. Ryan 1,5 , Joan T. Richtsmeier 1

1 Département d'anthropologie, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvanie

2 Département de génétique et de sciences génomiques, École de médecine du mont Sinaï, New York, New York

3 Département de pathologie et de sciences anatomiques, Université du Missouri-School of Medicine, Columbia, Missouri

4 Centre d'IRM à champ élevé, Université d'État de Pennsylvanie, University Park, Pennsylvanie

5 Center for Quantitative Imaging, Pennsylvania State University, University Park, Pennsylvanie

Le syndrome de Crouzon est associé à près de 50 FGFR2 mutations, dont l'une, la FGFR2 La mutation C342Y, est à l'origine des syndromes de craniosynostose de Crouzon et Pfeiffer. Les personnes atteintes des syndromes de Crouzon et de Pfeiffer présentent une variation phénotypique marquée, mais présentent généralement une fermeture prématurée des sutures crâniennes, des malformations craniofaciales supplémentaires, ainsi que des défauts impliquant d'autres systèmes, notamment des troubles respiratoires et des déficiences auditives. Nous avons utilisé des images µCT et µMR de frères et sœurs nouveau-nés de la Fgfr2c C342Y/+ modèle murin des syndromes de Crouzon/Pfeiffer, pour étudier l'impact global et régional de cette mutation sur le crâne en développement et les espaces négatifs de la tête à P0. Les espaces négatifs ont été définis comme l'espace rempli d'air du nasopharynx qui se développe dans le squelette facial intramembranaire et les structures remplies de liquide de la cochlée et des canaux vestibulaires qui se développent dans le squelette otique, qui est encore cartilagineux à la naissance. Des différences mondiales et régionales dans la morphologie du crâne ont été observées à l'aide de configurations de coordonnées de points de repère 3D mesurées sur des isosurfaces µCT dans Fgfr2c C342Y/+ souris (n = 28) par rapport aux portées non mutantes (n = 31). Les résultats ont révélé une dysmorphologie du squelette facial, de la base crânienne et de la voûte crânienne chez Fgfr2c C342Y/+ souris. La mesure volumétrique à l'aide d'images µMR a indiqué une restriction du nasopharynx de Fgfr2c C342Y/+ souris (n = 8) par rapport aux congénères non mutantes (n = 11), mais aucune différence dans le volume du canal cochléaire et semi-circulaire. Les travaux futurs visent à déterminer si les différences dans l'effet de la FGFR2 La mutation C342Y sur ces espaces négatifs est due aux effets différentiels de la mutation sur l'os formant endochondral et intramembranaire.

Pris en charge en partie par NIH/NIDCR R01 DE018500 (JTR) 3R01 DE018500-02S1 (JTR et EWJ).

Réduction de la masse osseuse chez les souris Hommes1 Gène dans les ostéoblastes

Ippei Kanazawa 1 , Geetanjali Nayak 1 , Lucie Canaff 1 , Monzur Murshed 1 , Geoffrey N. Hendy 1

1 Département de médecine, Centre universitaire de santé McGill, Montréal, Québec, Canada

Inactivation homozygote de la néoplasie endocrinienne multiple de type 1 (Hommes1) le gène codant pour la ménine chez la souris est mortel pour l'embryon et les fœtus présentent des défauts évidents dans le développement crânien et facial. Nous avons montré précédemment que la ménine a un rôle important dans l'ostéoblastogenèse et la différenciation des ostéoblastes par des études in vitro. Pour mieux comprendre le rôle physiologique de la ménine dans le développement osseux in vivo, nous générons des modèles murins dans lesquels l'expression de la Hommes1 Le gène n'est altéré que dans les ostéoblastes. Manque de souris Hommes1 exons 3-8 dans les ostéoblastes entraînés par Ostéocalcine-Cre (souris Men1 KO) n'ont affiché aucune différence de taux de croissance par rapport aux congénères de type sauvage (WT). Chez des souris femelles de 9 mois, la micro-CT a révélé que le volume osseux trabéculaire et l'épaisseur de l'os cortical étaient significativement réduits chez les souris Men1 KO. L'analyse histomorphométrique a montré que le volume osseux/volume total, le nombre d'ostéoblastes et d'ostéoclastes, ainsi que le taux d'apposition minérale étaient tous significativement réduits chez les souris Men1 KO. Chez la souris surexprimant la ménine humaine dans les ostéoblastes d'un ADNc de la ménine humaine entraînée par un Col1a1 promoteur (souris Men1 TG), à l'âge de 6 mois, les souris Men1 TG n'étaient pas différentes des portées WT en termes de taux de croissance et de densité minérale osseuse par DXA. Dans l'ensemble, l'épuisement de la ménine dans l'ostéoblaste entraîne une diminution du nombre d'ostéoblastes et d'ostéoclastes ainsi qu'une altération du remodelage osseux, entraînant une réduction de l'os trabéculaire et cortical alors que la surexpression n'a aucun effet au moins chez les souris plus jeunes. Par conséquent, le maintien de l'expression et de la fonction de la ménine dans l'os est important pour éviter une diminution de la masse osseuse.

Soutenu en partie par des subventions des Instituts de recherche en santé du Canada (IRSC).

La réplication des gènes candidats de GWAS dans quatre populations indépendantes confirme le rôle des variants communs et identifie des variants rares dans PAX7 et VAX1 Contribuer à l'étiologie de la CL(P) non syndromique

A. Butali 1 , S. Suzuki 1,2 , M.A. Mansilla 1 , A.L. Petrin 1 , E. Leslie, J. L'Heureux 1 , M.E. Cooper 4 , N. Natsume 2 , T.H. Beaty 3 , M.L. Marazita 4 , J.C. Murray 1

1 Département de pédiatrie, Université de l'Iowa, Iowa City, Iowa

2 École de médecine dentaire, Université Aichi-Gakuin, Japon

3 Université Johns Hopkins, École de santé publique, Baltimore, Maryland

4 Center for Craniofacial and Dental Genetics, Department of Oral Biology, School of Dental Medicine, University of Pittsburgh, Pittsburgh, Pennsylvanie

Les GWAS de CL(P) ont identifié plusieurs associations génétiques significatives et quasi-significatives pour les CL(P) non syndromiques [Beaty et al., 2010]. Pour reproduire deux des signaux GWAS presque significatifs, la présente étude a examiné le rôle des variantes communes et rares dans le PAX7 et VAX1 gènes. Séquençage direct dans et autour du PAX7 et VAX1 génétiques chez des individus d'ascendance européenne et asiatique a été réalisée. Le génotypage TaqMan a été réalisé pour les SNP dans VAX1 et PAX7 et un test de déséquilibre de transmission (TDT) a été effectué pour étudier l'association basée sur la famille dans chaque population. Dix-neuf variantes ont été trouvées dans PAX7. Onze variantes non signalées ont été trouvées dans VAX1. L'analyse TDT a montré de fortes associations avec des marqueurs dans VAX1 (rs7078160, P = 2.7E-06 et rs475202, P = 0,0002) dans un cas combiné mongol et japonais CL (P) triades parents. Une analyse plus poussée des effets sur les parents d'origine a montré une transmission significative de la mère à l'enfant (P = 6,7E-05, OR = 2,02) et transmission paternelle à enfant (P = 0,009, OR = 1,62) pour VAX1 marqueur rs7078160 en mongol et japonais combiné CL(P). Les mâles CL(P) étaient principalement responsables des effets parentaux dans les populations combinées japonaise et mongole (rs7078160, P = 1,5E-05, OR = 2,95 pour la transmission maternelle, et P = 0,05, OR = 1,65 pour la transmission paternelle). Le marqueur trinucléotidique rs6659735 dans PAX7 était significativement associée à tous les groupes de fentes de l'Iowan combinés [P = 0,007 dans toutes les fentes et P = 0,01 dans CL(P)]. Notre étude a répliqué les résultats précédents de GWAS pour les marqueurs dans VAX1 à travers trois populations asiatiques indépendantes, et identifié des variantes rares dans PAX7 pouvant contribuer à l'étiologie de la CL(P). Élucider le rôle de ces variantes rares mérite une enquête plus approfondie.

Soutenu par NIH DE-08559, DE016148, KAKENHI, Grant-in-Aid for Young Scientist (B) No. 20791560 (Aichi-Gakuin), U01 DE-20057 et U01-DE-018993.

Beaty TH, Murray JC, Marazita ML, Munger RG, Ruczinski I, Hetmanski JB, Liang KY, Wu T, Murray T, Fallin MD, Redett RA, Raymond G, Schwender H, Jin SC, Cooper ME, Dunnwald M, Mansilla MA , Leslie E, Bullard S, Lidral AC, Moreno LM, Menezes R, Vieira AR, Petrin A, Wilcox AJ, Lie RT, Jabs EW, Wu-Chou YH, Chen PK, Wang H, Ye X, Huang S, Yeow V , Chong SS, Jee SH, Shi B, Christensen K, Melbye M, Doheny KF, Pugh EW, Ling H, Castilla EE, Czeizel AE, Ma L, Field LL, Brody L, Pangilinan F, Mills JL, Molloy AM, Kirke PN, Scott JM, Arcos-Burgos M, Scott AF. 2010. Une étude d'association à l'échelle du génome de la fente labiale avec et sans fente palatine identifie des variantes de risque près de MAFB et ABCA4 Nat Genet 42:525-529.


Fernando Bolio ’22

Depuis que je suis petite, j'ai toujours été passionnée par la science et j'ai essayé de comprendre comment le corps fonctionne, une cellule à la fois. Notre corps est composé de tant de systèmes et d'interactions complexes qu'il faudrait des siècles ou des millénaires de recherches et d'expériences pour comprendre chaque facette de nous-mêmes. Personnellement, j'ai toujours été intéressé par l'examen de la minute, en me concentrant sur la façon dont le comportement humain peut être affecté par de petits changements dans l'expression des protéines ou des molécules et à quel point ce petit changement peut être répandu. En entrant à Pomona, je savais que je me spécialiserais en biologie moléculaire ou en neurosciences. Incapable de doubler la majeure, j'ai discuté avec des professeurs des deux départements qui m'ont guidé dans le choix de la biologie moléculaire comme majeure avec une spécialisation en neurosciences. Ce chemin m'a permis de choisir le meilleur des deux mondes, me permettant de me concentrer sur les systèmes infimes sous-jacents au cerveau tout en fournissant une base académique solide pour entrer dans les études supérieures et explorer à mon guise. Je crois que chaque maladie mentale a une base dans le comportement biologique, et avec les connaissances et les outils fournis avec la majeure en biologie moléculaire, j'espère contribuer à notre compréhension des mécanismes d'action du cerveau.

J'aime la façon dont cette majeure fournit une voie solide pour en apprendre davantage sur la biologie moléculaire dans le domaine de votre choix. Une fois que vous avez réussi les cours d'introduction, le champ s'ouvre et vous verrez des possibilités et des opportunités illimitées à explorer. Peu importe votre objectif, il existe une variété de cours et de cours au choix qui satisferont votre curiosité. J'apprécie aussi énormément les relations que j'ai établies avec les professeurs du département. Ils sont incroyablement solidaires et adorent avoir des conversations avec les étudiants, même s'il ne s'agit pas de leurs cours ou de leurs recherches. Les meilleurs moments que j'ai eus avec mes professeurs sont ceux où nous nous sommes assis pour le déjeuner ou pendant les heures de bureau et avons parlé de la façon dont les choses se passaient dans nos vies, sans nous concentrer sur quoi que ce soit sur le plan académique.

En entrant à Pomona, j'étais extrêmement intéressé à travailler dans un laboratoire de recherche comme je n'en avais jamais eu l'occasion auparavant. Heureusement, j'ai trouvé un poste dans le laboratoire du professeur Lenny Seligman le deuxième semestre de ma première année que j'ai continué tout l'été dans un SURP. Le projet impliquait la création d'un nouveau système pour concevoir des endonucléases autodirectrices pour couper les séquences d'ADN de notre choix, nous permettant de cibler les gènes de la même manière que CRISPR. Pour ce faire, nous avons modifié un système établi connu sous le nom de PACE pour qu'il fonctionne avec I-CREI, une endonucléase à tête chercheuse, afin de lui permettre de traverser plusieurs centaines de cycles d'évolution. La création de ce système serait inestimable dans l'avenir de l'édition de gènes, car il pourrait fournir une alternative à CRISPR et aider à apporter des solutions aux maladies génétiques telles que la drépanocytose. Cette recherche était extrêmement fascinante à apprendre et à développer, et grâce à mon temps dans le laboratoire, j'ai acquis des techniques précieuses et l'expérience nécessaire pour dépanner et trouver des solutions aux problèmes du laboratoire.

J'espère revenir un jour à Pomona en tant que professeur et guider les futurs étudiants sur leur chemin. Je veux laisser un impact positif sur la vie des étudiants et offrir le même soutien, la même générosité et la même gentillesse que mes professeurs m'ont apporté.


  • Section de biologie du développement
    Michael W. Krause, Ph.D.
  • Section des mécanismes génétiques
    Kiyoshi Mizuuchi, Ph.D., chercheur distingué des NIH
  • Section de génétique moléculaire
    Martin Gellert, Ph.D., chercheur distingué des NIH
  • Section de virologie moléculaire
    Robert Craigie, Ph.D.
  • Section Physico-Chimie
    Gary Felsenfeld, Ph.D., chercheur distingué des NIH
  • Section de la stabilité des protéines et du contrôle de la qualité
    Yihong Ye, Ph.D.
  • Section de biochimie structurale
    Frédéric Dyda, Ph.D.
  • Section Biologie structurale des protéines membranaires
    Susan K. Buchanan, Ph.D.
  • Section Biologie structurale des ARN non codants et des ribonucléoprotéines
    Jinwei Zhang, Ph.D., chercheur Stadtman tenure-Track
  • Section du mécanisme de réparation, de réplication et de recombinaison de l'ADN
    Wei Yang, Ph.D., chercheur distingué des NIH

Section de biologie du développement

La section de biologie du développement étudie la régulation transcriptionnelle de la détermination du destin cellulaire au cours du développement des métazoaires. En utilisant le C. elegans système, nous exploitons des approches génétiques directes et inverses pour identifier et caractériser la fonction du facteur de transcription nécessaire au bon développement de types cellulaires spécifiques, à une résolution unicellulaire. Historiquement, notre intérêt s'est principalement porté sur la compréhension de la spécification et de la différenciation des cellules musculaires en tant que modèle pour le développement embryonnaire et post-embryonnaire. Notre objectif est de décrire complètement la cascade transcriptionnelle qui orchestre la formation de ce tissu juste après la fécondation, tout au long de l'embryogenèse et jusqu'à l'âge adulte.

Section des mécanismes génétiques

La section Mécanismes génétiques étudie la mécanique des processus cellulaires qui ont un impact sur la structure génomique et l'héritage du matériel génomique. Nous étudions les mécanismes de réactions qui impactent la stabilité de l'organisation linéaire du génome, ainsi que la dynamique tridimensionnelle impliquée dans l'héritage des chromosomes bactériens.

Section de génétique moléculaire

La section de génétique moléculaire étudie le réarrangement des gènes des récepteurs des immunoglobulines et des cellules T (connu sous le nom de recombinaison V(D)J). Ce processus est essentiel pour le développement des cellules lymphoïdes et est unique en ce qu'il partage certaines propriétés avec la recombinaison spécifique au site et avec la réparation des dommages causés par les radiations à l'ADN. Notre objectif est de comprendre en détail la recombinaison V(D)J et d'appliquer ces connaissances au système immunitaire. Nos recherches ont montré que la recombinaison commence par des cassures d'ADN spécifiques au site, qui peuvent être produites par les protéines RAG1 et RAG2 isolées, et qu'une épingle à cheveux d'ADN est produite d'un côté de chaque cassure. Cette réaction partage de nombreuses propriétés avec les éléments génétiques mobiles (transposons), et nous nous intéressons au rôle potentiel de la transposition dans l'apparition de translocations chromosomiques des types que l'on trouve dans les leucémies et les lymphomes. Les chercheurs de cette section étudient également l'activité distincte de l'ubiquitine ligase de RAG1 et sa modification covalente par auto-ubiquitylation.

Section de virologie moléculaire

La section de virologie moléculaire se concentre sur les aspects mécanistiques de l'intégration de l'ADN rétroviral. Après avoir pénétré dans la cellule hôte, une copie d'ADN du génome viral est réalisée par transcription inverse. L'intégration de cet ADN viral dans un chromosome de la cellule hôte est une étape essentielle du cycle de réplication rétrovirale. L'acteur clé dans le processus d'intégration de l'ADN rétroviral est la protéine intégrase codée par le virus. L'intégrase traite les extrémités de l'ADN viral et insère de manière covalente ces extrémités traitées dans l'ADN hôte. Nous étudions le mécanisme moléculaire de ces réactions en utilisant des techniques biochimiques, biophysiques et structurales. Les chercheurs de cette section collaborent étroitement avec des collègues du NIDDK qui utilisent la cristallographie aux rayons X et la RMN. Notre travail étudie également les protéines cellulaires qui jouent des rôles accessoires importants dans le processus d'intégration. Le mécanisme qui empêche l'intégrase d'utiliser l'ADN viral comme cible d'intégration est particulièrement intéressant. Une telle auto-intégration entraînerait la destruction de l'ADN viral. Nous avons identifié une protéine cellulaire, que nous avons appelée facteur de barrière à l'auto-intégration (BAF), qui empêche l'intégration de l'ADN viral en lui-même. Nos études suggèrent que le compactage de l'ADN viral par le BAF le rend inaccessible en tant que cible d'intégration.

Section Physico-Chimie

La section de chimie physique étudie la structure et la fonction de plusieurs types de protéines. Des projets spécifiques étudient la relation entre la structure de la chromatine et l'expression des gènes chez les eucaryotes. Les chercheurs se concentrent sur les mécanismes épigénétiques et la structure des nucléosomes individuels (les sous-unités fondamentales de la chromatine) et de la fibre polynucléosome repliée. Des recherches récentes sur le rôle des variants d'histone dans la régulation de la structure de la chromatine et de l'expression des gènes suggèrent que les particules de noyau de nucléosome instables (NCP) jouent un rôle en rendant les promoteurs actifs plus accessibles pour la liaison par des facteurs régulateurs. D'autres travaux examinent l'organisation à longue distance de la chromatine et les limites entre les domaines régulés indépendamment, qui jouent un rôle dans la régulation de l'expression des gènes. Nous nous sommes concentrés sur les propriétés des éléments isolants qui aident à établir de telles frontières. Notre recherche a identifié des protéines qui se lient aux sites isolants, ainsi que les cofacteurs que ces protéines recrutent, et les résultats suggèrent comment l'activité de blocage ou de barrière de l'amplificateur se produit. Les travaux actuels examinent ces mécanismes en détail et comprennent une analyse biochimique et fonctionnelle des complexes. D'autres études examinent les effets du knockdown des protéines sur la structure de la chromatine locale et à longue distance et les modèles de modification des histones. En particulier, nous étudions les interactions à longue distance au sein du noyau des cellules bêta pancréatiques humaines et entre le gène de l'insuline et d'autres gènes pouvant être co-régulés. Cela fait partie d'un effort plus large pour étudier la structure de la chromatine du locus de l'insuline et sa relation avec l'expression et la sécrétion des gènes de l'insuline.

Section de la stabilité des protéines et du contrôle de la qualité

La section Stabilité des protéines et contrôle de la qualité (1) effectue des recherches en utilisant la reconstitution in vitro et des tests cellulaires pour élucider les mécanismes cellulaires qui sous-tendent le contrôle de la qualité des protéines au niveau du réticulum endoplasmique (RE) (2) développe des réactifs et des outils pour perturber l'homéostasie des protéines du RE et évalue leurs activités en thérapie anticancéreuse (3) étudie les mécanismes de catalyse de diverses enzymes dans le système ubiquitine protéasome (4) étend nos études pour aborder des questions fondamentales dans d'autres systèmes de contrôle de la qualité des protéines et (5) soutient le développement de carrière des stagiaires en recherche dans des activités scientifiques ou biomédicales.

Section de biochimie structurale

La section de biochimie structurale étudie les mécanismes moléculaires sous-jacents à la modulation de l'activité des protéines. Pour fonctionner correctement, les cellules doivent coordonner et chorégraphier un grand nombre d'événements et de processus simultanés. Les protéines réalisent ces processus essentiels. Nous utilisons principalement la cristallographie aux rayons X pour étudier comment les cellules régulent l'activité et la fonction des complexes protéine-protéine et protéine-ADN. La cristallographie aux rayons X produit des « instantanés » à haute résolution pour visualiser les changements subtils de la structure des protéines qui accompagnent souvent la régulation fonctionnelle. Avec ces instantanés en main, nous utilisons une variété d'approches biochimiques, biophysiques et de simulation pour relier leurs structures et leurs fonctions biologiques. Des projets spécifiques étudient comment les protéines contrôlent le mouvement des éléments génétiques mobiles, tels que les transposons ou les virus. L'un de nos domaines d'intérêt actuels est la protéine Rep du virus adéno-associé (AAV). Cette protéine catalyse l'intégration du génome de l'AAV dans un locus spécifique du chromosome humain 19, ce qui en fait un outil extrêmement utile pour les études de thérapie génique. De plus, nous étudions comment un groupe omniprésent de protéines chaperonnes connues sous le nom de 14-3-3 est capable de diriger quand et où dans une cellule pour délivrer des protéines qui régulent l'expression des gènes.

Section Biologie structurale des protéines membranaires

La section Biologie structurale de la biologie membranaire se concentre sur la détermination de la structure des protéines membranaires intégrales par cristallographie aux rayons X et l'analyse fonctionnelle de ces protéines à l'aide de techniques biophysiques, biochimiques et biologiques cellulaires. Nous étudions des transporteurs intégrés dans les membranes externes des bactéries Gram-négatives, qui sont accessibles en surface et ont donc le potentiel d'être de bonnes cibles vaccinales et/ou médicamenteuses contre les maladies infectieuses. Nous étudions également les partenaires associés à la membrane, ou protéines solubles, qui interagissent avec les transporteurs membranaires externes pour mieux comprendre comment ces systèmes fonctionnent in vivo. Les sujets actuels du laboratoire comprennent (1) l'importation de petites molécules et de protéines à travers la membrane externe bactérienne, (2) la sécrétion de protéines par des bactéries pathogènes et (3) l'importation de protéines à travers les membranes externes mitochondriales. Notre laboratoire étudie actuellement plusieurs protéines distinctes. Certaines sont communes à de nombreux types de bactéries et sont nécessaires à leur survie, tandis que d'autres sont uniquement impliquées dans le développement de E. coli ou Yersinia pestis (la bactérie qui cause la peste) infections. Récemment, nous avons également commencé à étudier les protéines de mammifères, qui pourraient jouer un rôle dans la progression d'états neurodégénératifs comme les maladies d'Alzheimer et de Parkinson.

Section Biologie structurale des ARN non codants et des ribonucléoprotéines

La section Biochimie structurale des ARN non codants et des ribonucléoprotéines effectue des recherches pour acquérir une compréhension structurelle et mécanique détaillée des ARN non codants cellulaires et viraux et de leurs complexes ribonucléoprotéiques associés impliqués dans la régulation des gènes et les maladies humaines. Nous travaillons à découvrir les motifs et principes généraux qui régissent la formation de la structure tertiaire de l'ARN, la reconnaissance de l'ARN par un autre ARN ou une autre protéine, et comment les structures dynamiques de l'ARN contribuent à la régulation de l'expression des gènes et de la physiopathologie humaine. Les sujets de recherche actuels incluent : [1] Structure, mécanisme, ciblage et ingénierie des riboswitchs de régulation génétique. [2] Sensation de stress médiée par l'ARNt et voies de réponse chez les eucaryotes. [3] VIH et autres structures d'ARN viral et leurs complexes protéiques.

Section du mécanisme de réparation, de réplication et de recombinaison de l'ADN

La section Mécanismes de réparation, de réplication et de recombinaison de l'ADN s'intéresse à l'étude de la recombinaison, de la réparation et de la réplication de l'ADN. En particulier, nous nous intéressons à la recombinaison V(D)J, à la réparation des mésappariements, à la réparation par excision de nucléotides et à la synthèse d'ADN par translésion. Nous utilisons la cristallographie aux rayons X, la biologie moléculaire et diverses approches biochimiques et biophysiques pour découvrir les mécanismes moléculaires de ces processus biologiques.


Voir la vidéo: La cristallographie des macromolécules: défis dhier et perspectives en biologie structurale (Mai 2022).