La perméabilisation de la membrane mitochondriale externe (MOMP) est un évènement décisif lors de la balance entre la vie et la mort de la cellule. Les évènements biochimiques responsables de la MOMP ne sont pas encore complètement définis. Deux mécanismes majeurs et distincts ont été impliqués dans le contrôle de la MOMP: i) l'action des protéines de la famille de Bcl-2, qui peuvent directement s'insérer dans la membrane mitochondriale externe (OMM) et induire l'ouverture de pores; et ii) le pore de transition de perméabilité (PTP), un canal non sélectif de la membrane mitochondriale interne, qui induit un gonflement des mitochondries à la suite d'une ouverture prolongée, suivie d'une éventuelle rupture de la MOM. L'intérêt croissant pour la biologie de la mort cellulaire, entretenu par des contributions significatives d'études sur la levure dans la compréhension des mécanismes biologiques de base, ont amené l'eucaryote unicellulaire Saccharomyces cerevisiae sur le devant de la scène. La levure est dépourvue de certains régulateurs majeurs de l'apoptose, mais possède cependant des homologues des facteurs pro-apoptotiques mitochondriaux, ainsi que des orthologues des composantes moléculaires généralement attribuées au PTP, notamment le l'échangeur ADP/ATP (AAC) et la Porine (Por1). Ces caractéristiques de S. cerevisiae, ainsi que la disponibilité d'outils moléculaires et génétiques, ont fourni une excellente opportunité d'étudier les membres de la famille de Bcl-2 dans un environnement contrôlé, ainsi que la contribution du PTP et de ses composantes à la mort cellulaire. Dans ce travail, la contribution des groupes thiol de l'AAC, leur oxydation, Por1, et la possible interaction entre ces deux protéines, ont été explorées au cours de la mort cellulaire de la levure induite par l'acide acétique. Nous avons observé que l'oxydation de Aac2p, notamment la formation de ponts disulfures, ne contribuait pas au programme de mort induit par l'acide acétique. Cette conclusion est soutenue par l'absence d'un profil particulier d'oxydation d'Aac2p. Néanmoins, il avait été précédemment démontré que l'AAC était requis pour la relocalisation du cytochrome c induite par l'acide acétique, et que son absence promouvait la survie des cellules de levure. Par contre, la délétion de Por1 diminue la viabilité de levures traitées par l'acide acétique. Il a été émis l'hypothèse que les deux protéines participent à la même voie de régulation de la mort cellulaire. Pour la tester, la relocalisation du cytochrome c a été mesurée dans des mitochondries isolées de cellules Δaac1/2/3, Δpor1 et Δaac1/2/3Δpor1 suite à l'exposition à l'acide acétique. Les données obtenues suggèrent que l'absence de Por1 n'affecte pas la relocalisation du cytochrome c pendant la mort cellulaire induite par l'acide acétique, mais pourrait être importante pour sa régulation. Quand à la fois AAC et Por1 sont absentes, les mitochondries de levure peuvent toujours relarguer le cytochrome c, suggérant l'existence d'un mécanisme indépendant de l'AAC. De plus, nous avons montré que les deux protéines ont des effets distincts dans les réponses cellulaires à différents stress. En effet, l'absence des AACs contribue à l'augmentation de la résistance au stress osmotique et de l'intégrité de la paroi cellulaire. Enfin, S.cerevisiae a été utilisé comme modèle pour étudier les aspects mécanistiques relatifs à la fonction des protéines de la famille de Bcl-2. Notamment, nous avons évalué le rôle des sphingolipides sur l'action du régulateur pro-apoptotique humain Bax. Nous avons montré que l'absence de Isc1p, une inositol phospholipase C qui dégrade les sphingolipides complexes en céramides chez la levure, favorise la viabilité de cellules de levures exprimant une forme active de Bax. Nous avons ensuite révélé que cet effet n'est pas associé à des modifications de l'activité de Bax. Il semblerait plutôt que cet effet soit lié aux conséquences cellulaires de l'action de Bax. / A decisive event in the cell’s life-or-death decision is the mitochondrial outer membrane permeabilization (MOMP). The biochemical events responsible for MOMP, are not entirely defined. Two major and distinct mechanisms have been implicated in the control of MOMP: i) the action of Bcl-2 family proteins, which can directly engage the outer mitochondria membrane (OMM) and induce the opening of pores; and ii) the mitochondrial permeability transition pore (PTP), an inner membrane unselective channel that induces mitochondria swelling upon long term openings, and eventual rupture of the OMM. The growing interest in cell death biology, fostered by the relevant contributions of yeast to the understanding of basic biological processes, brought the unicellular eukaryote Saccharomyces cerevisiae into the scene. Yeast cells lack some of the major regulators of apoptosis but still possess homologues of mitochondrially enclosed pro-apoptotic factors, as well as orthologues of the molecular components generally ascribed to PTP, including the ADP/ATP carrier (AAC) and Porin (Por1). These particular features of S. cerevisiae, along with the availability of genetic and molecular tools, provided an excellent opportunity to study Bcl-2 family members in a “controlled” environment, or the contribution of the PTP and its components to cell death. In this work, the particular contribution of AAC’s thiol goups, its oxidation, Por1, and of a possible interaction between both proteins to acetic acid-induced yeast cell death, was explored. We observed that oxidative modifications of Aac2p, namely the crosslinking of thiols, do not contribute to the acetic acid-induced cell death program. Such idea is supported by the apparent absence of a particular Aac2p oxidation pattern. Nevertheless, the AAC was previously found to be required for acetic acid-induced cytochrome c release, and its absence promoted the survival of yeast cells. Deletion of Por1, on the other hand, decreased the viability of yeast cells treated with acetic acid. It was hypothesized that the two proteins could share the same pathway in the regulation of cell death. To test it, cytochrome c release was evaluated in mitochondria isolated from Δaac1/2/3, Δpor1 and Δaac1/2/3Δpor1 cells following acetic acid exposure. The data obtained suggest that absence of Por1 does not affect cytochrome c releaseduring acetic acid induced-death, but it may be important for its regulation. When both the AAC and Por1 were absent, yeast mitochondria could still release cytochrome c, raising the possibility of an AAC-independent mechanism. Furthermore, we found both proteins have distinct effects that regulate the cellular response to different stresses. Indeed, absence of the AACs somehow contributed to increased osmotic stress and cell wall resistance. Finally, S. cerevisiae was used as a model to study mechanistic aspects relative to the function of Bcl-2 family proteins. Namely, we assessed the role of sphingolipids in the action of the human pro-apoptotic regulator Bax. We found that absence of Isc1p, an inositol phospholipase C that degrades complex sphingolipids into ceramides in yeast, favored the viability of yeast cells expressing an active form of Bax. It was further revealed that this effect is not associated with changes to the action of Bax; rather, it might be related with the cellular consequences of Bax-action. A parallel with the effect of Uth1p absence in yeast cells expressing Bax suggests that the absence of Isc1p could affect the selective degradation of mitochondria by mitophagy, and thus produce a different cell death response. This work provides new insights into the physiological events underlying the contribution of mitochondrial proteins, previously associated with cell death responses, and sphingolipid metabolism to cell death induced by acetic acid and Bax, respectively. Once again, the yeast S. cerevisiae proved to be an excellent model for the research of cell life and death.

Tout d’abord considérés comme simples composants d’une barrière imperméable, il a été démontré que les lipides membranaires auraient en fait un rôle biologique bien plus important, pouvant modifier l’environnement des enzymes membranaires et moduler l’activité de ces dernières. Dans la thèse présentée ici, ces relations ont été étudiées dans les mitochondries de l’huître creuse Crassostrea gigas. Les bivalves subissent d’importants changements environnementaux et l’adaptation à ces changements peut passer par un remodelage des membranes, ce qui fait de ces animaux des modèles intéressants pour les études des relations entre la structure des membranes et les activités d’enzymes associées. Des huîtres ont été nourries en écloserie avec deux régimes d’algues monospécifiques, T-Iso et Chaetoceros gracilis, et un mélange équilibré de ces deux algues. Malgré d’importantes modifications de composition en acides gras induites par les différents régimes alimentaires, une grande stabilité des processus membranaires mitochondriaux a été observée. D’un autre côté, la comparaison entre des huîtres élevées en écloserie et des huîtres élevées dans leur milieu naturel a révélé d’importantes modifications de capacités mitochondriales, qui pourraient être liées à une modulation des classes de phospholipides et de leur insaturation. Ces différences ne peuvent pas s’expliquer par une influence des cycles tidaux dans la mesure où, malgré un changement de production d’ATP, l’activité des mitochondries a été montrée comme étant similaire chez les huîtres collectées en émersion et en immersion. L’homéostasie mitochondriale observée dans cette étude pourrait être un moyen pour les huîtres de faire face aux variations biotiques (disponibilité en nourriture) et abiotiques (disponibilité en oxygène) de l’environnement naturel de C. gigas, et de maintenir leurs fonctions physiologiques malgré ces variations. / First considered as simple components of an impermeable barrier, it has been shown that membrane lipids would have a more important biological role. These lipids could modify the environment of membrane enzymes and modulate their activity. In this thesis, these relationships have been studied in mitochondria of the oyster Crassostrea gigas. Bivalves undergo major environmental changes and adaptation to these changes may require a membrane remodelling, which makes these animals interesting models to study the relationship between membrane structure and membrane processes. In this study oysters were fed in hatchery with two monospecific algal diets, T-Iso and Chaetoceros gracilis, and an equilibrated mix of both algae. Despite significant changes in fatty acid composition induced by these diets, mitochondrial capacities remained stable. On the other hand, the comparison between hatchery-reared oysters and oysters reared in their natural environment revealed significant changes in mitochondrial capacity, which could be related to modulation of phospholipid class composition and unsaturation. These differences can not be explained by the influence of tidal cycles. Indeed, despite a change in ATP production, mitochondrial activity was shown to be similar in oysters collected during emersion and immersion.Mitochondrial homeostasis observed in this study could be a way for oysters to cope with biotic (food availability) and abiotic (oxygen availability) variations in the natural environment of C. gigas, and to maintain their physiological functions despite these variations.

Orientador: Andrea Balan Fernandes / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia / Made available in DSpace on 2018-08-27T08:19:27Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pegos_VanessaRodrigues_D.pdf: 41543267 bytes, checksum: 0c6ab77fc1de1527fad27fbf8c4b1e70 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Xanthomonas axonopodis pv. citri (X. citri) é o causador do cancro cítrico em diversas espécies de citrus, sobretudo, laranjas. As epidemias de cancro cítrico tem causado severas perdas econômicas à citricultura mundial uma vez que não há estratégias de combate efetiva contra essa bactéria no campo. Diversos estudos demonstraram a importância de genes para a patogênese de X. citri, mas ainda não foram investigados genes envolvidos na aquisição e no metabolismo de micronutrientes tais como o fosfato. X. citri conserva o sistema de transporte do tipo ABC de fosfato inorgânico codificado pelo óperon pstSCAB. Adicionalmente a bactéria possui dois outros operons oprO/phoX e phoBR, os quais codificam, respectivamente, uma porina de membrana externa e uma proteína periplasmática ligadora e o sistema dois componentes de sinalização celular, ambos integrantes do regulon de fosfato (regulon pho). Neste trabalho, estudamos a resposta destes operons à carência de fosfato, bem como o papel da proteína ligadora periplasmática PstS, por meio de análises proteômica, metabolômica, estruturais baseadas em cristalografia de raio-X e funcionais utilizando um mutante de X. citri portador de deleção no gene pstS (Xac::pstS). Os dados obtidos foram comparados entre as linhagens selvagem e mutante. Primeiramente evidenciamos que o sistema ABC de fosfato é ativado em carência do íon, incluindo um aumento de expressão de PhoX e PstS de 49 e 33 vezes, respectivamente, e que X. citri apresenta a maioria dos genes do regulon pho. PhoX e PstS são proteínas ligadoras de fosfato que partilham 70% de identidade de aminoácidos e são originadas de uma duplicação gênica. Na ausência de PstS, PhoX parece exercer a função de captação, mas não é capaz de recuperar todos os fenótipos da bactéria selvagem. Adicionalmente, ensaios de transporte de fosfato com as bactérias selvagem e mutante mostraram diferenças no transporte e que o sistema ABC permance constitutivo na linhagem mutante. A deleção de pstS também culminou no retardamento do crescimendo da bactéria em folhas de C. sinensis, mas não interferiu na adesão bacteriana e na produção da goma, estas sim, influenciadas diretamente pela concentração de fosfato no meio. Análises de metabolômica evidenciaram que a carência de fosfato induz mudanças nas rotas bioquímicas, sobretudo na linhagem mutante que utiliza da via das pentoses e do metabolismo do piruvato para a produção de ATP. Este é o primeiro trabalho que evidencia o papel do sistema ABC de transporte de fosfato nesta bactéria e que relaciona de uma forma multidisciplinar, o papel do íon e dos componentes do regulon pho na bactéria X. citri. Adicionalmente, uma vez que o sistema é bem conservado em outras espécies, os resultados obtidos servem como modelo para o gênero Xanthomonas / Abstract: ! Xanthomonas axonopodis pv. citri (X. citri) is the cause of citrus canker in several species of citrus, especially oranges. The citrus canker epidemics have caused severe economic losses to the citrus industry worldwide since no effective combat strategies against this bacterium. Several studies have demonstrated the importance of genes related to the pathogenesis of X. citri, but there is no studies about mechanisms of micronutrients acquisition such as phosphate. X. citri has an ATP-Binding Cassete transport system for inorganic phosphate encoded by pstSCAB operon. In addition, the bacterium has two other operons oprOphoX and phoBR, which encode respectively, an outer membrane porin and a periplasmic binding protein and two-components system. The three operons and other related genes are members of the phosphate regulon (pho regulon). In this work we studied the response of these operons in phosphate deprivation, and the role of periplasmic-binding protein PstS through proteomics analysis, metabolomics, crystallography and functionally based on a X. citri mutant deleted for pstS gene (Xac::pstS). Data were compared between wild type and mutant strains. We showed that the phosphate ABC system is activated during the ion depletion, including PstS and PhoX that showed increased levels of 49 and 30 times, respectively. In addition, we showed that X. citri displays most of the genes of the pho regulon. PhoX and PstS are phosphate binding proteins that share 70% amino acid identity and have origin from a gene duplication. In the absence of PstS, PhoX seems to complement the uptake function, but it is not able to recover all phenotypes of the wild type bacteria. Additionally, phosphate transport assays with wild type and mutant bacteria showed differences in transport and constitutivity of the ABCsystem in the mutant strain. The deletion of pstS also resulted in slowing of bacteria growth in Citrus sinensis leaves, but did not interfere with bacterial adhesion and gum production, two phenomena directly influenced by the phosphate concentration in the medium. Metabolomic analyzes showed that phosphate deprivation induces changes in biochemical pathways, especially the mutant strain that uses the pentose and pyruvate metabolism for ATP production. This is the first work that highlights the role of the ABC system for phosphate in this bacterium and that reveals in a multidisciplinary way, the role of the ion and the pho regulon components in the phytopathogenic bacterium. Additionally, once the system is well preserved in other species, the results serve as a model for the genus Xanthomonas / Doutorado / Genetica de Microorganismos / Doutora em Genética e Biologia Molecular

Les astrocytes protoplasmiques de la matière grise corticale sont des cellules gliales dont les prolongements très fins et ramifiés sont en contact avec les éléments neuronaux pré- et post-synaptiques d’une part, et les vaisseaux sanguins d’autre part. Ils expriment plusieurs récepteurs des neurotransmetteurs, entre autres des récepteurs purinergiques dont l'activation facilite l’activité calcique astrocytaire et la libération de gliotransmitters (par exemple, le glutamate, le GABA, l'ATP, et la D sérine) qui régulent l’activité des neurones et des cellules gliales situées au voisinage. L’objectif de ma thèse était d’étudier in situ l’activité calcique des astrocytes et de leurs prolongements en réponse à l’application des agonistes purinergiques. Lors de ma thèse, j’ai tout d'abord testé la possibilité d’induire l’expression spécifique de gènes d’intérêt par les astrocytes corticaux de souris adultes par la technique de recombinaison Cre-LoxP. J’ai comparé les performances d’un virus adeno-associé de type 5 (AAV5) flexé (AAV5.FLEX.EGFP) et d’une souris qui exprime un indicateur calcique (GCaMP3) sous contrôle de la recombinase (souris Rosa-CAG-LSL-GCaMP3). L’injection d’AAV5.FLEX.EGFP dans le cortex d’une souris hGFAPcre n’a pas permis l’expression spécifique d’EGFP. La combinaison des souris exprimant le cre recombinase sous contrôle d’un promoteur sélectif des astrocytes (GLAST-CreERT2 et Cx30-CreERT2) avec le AAV5.FLEX.EGFP ou avec une lignée des souris Rosa-CAG-LSL-GCaMP3 permet l’expression spécifique des gènes d’intérêt (EGFP et GCaMP3) par les astrocytes corticaux. J’ai ensuite analysé l’activité calcique des astrocytes qui expriment GCaMP3. J’ai utilisé la microscopie biphotonique et enregistré l’activité calcique spontanée et évoquée par application d’agonistes purinergiques sur des tranches de cortex somatosensoriel primaire de souris adultes GLAST-CreERT2. L’activité calcique spontanée est complexe, généralement locale et désynchronisée, répartie dans les prolongements et la région somatique. Les régions actives ont été identifiées à partir d’une carte de corrélation temporale calculée en MATLAB, et leurs caractéristiques (amplitude, durée, position, fréquence) mesurées grâce à des routines établies sous IGOR. La fréquence et l’amplitude de l’activité calcique paraissent augmenter lors de l’enregistrement, ce qui suggère une sensibilité significative et une photoactivation des astrocytes, en imagerie biphotonique. La durée des impulsions laser modulerait ce phénomène. En présence d'adénosine (1-100 µM) et d’ATP (100 µM), et de façon marginale en présence d’un agoniste P2X7 non sélectif (BzATP 50-100 µM), une activité calcique synchronisée accrue est visible dans le soma et les prolongements astrocytaires en présence de tétrodotoxine qui bloque les potentiels d'action et minimise l’activité synaptique. Le mécanisme de ces réponses synchronisées reste à étudier. Aucun effet significatif n’a été observé en présence d’un agoniste spécifique P2Y1 (MRS2365 50 uM). Mon travail a permis le développement : i) de modèles murins pour l’adressage sélectif de protéines d’intérêt au niveau des astrocytes protoplasmiques ; ii) d’outils d’analyse des signaux calciques astrocytaires au niveau sub-cellulaire. Il a mis en évidence des limites possibles des protocoles standards d'enregistrement de l’activité calcique des astrocytes en imagerie biphotonique. Il confirme l’importance de l’ATP et de l’adénosine pour la signalisation astrocytaire. / Grey matter protoplasmic astrocytes are compact glial cells with highly branched processes, enwrapping synapses, and one or two endfeet contacting the blood vessels. Several neurotransmitter receptors are expressed by astrocytes, among them purinergic receptors. Upon activation of these receptors, intracellular calcium (Ca2+) transients can be induced, that, in turn, trigger gliotransmitter release (e.g. glutamate, GABA, ATP, D-serine) and participate in astrocyte-to-astrocyte signaling as well as in the communication between astrocytes and neurons or other glia. During my PhD work, I first implemented and validated several approaches for targeting transgene expression specifically to cortical astrocytes and employed them to study purinergic signaling in astrocytes. To achieve astrocyte-specific transgene expression, I used either floxed adeno-associated viral (AAV) vectors or a Cre-dependent mouse line and several mouse lines expressing the Cre recombinase under astrocyte-specific promoters. Intracerebral injections of a Cre-dependent AAV serotype 5 containing the ubiquitous CAG promoter and an enhanced green fluorescent protein (AAV5.CAG.flex.EGFP) in adult mice expressing Cre recombinase under the human glial fibrillary protein (hGFAP) promoter resulted in a non-astrocyte specific expression in the cortex. Combining inducible mouse lines expressing Cre recombinase under the glutamate aspartate transporter (GLAST) promoter with the same AAV vector resulted in a virtually astrocyte-specific expression of the reporter gene. As an alternative approach for astrocyte-specific transgene expression, we used a Cre-dependent mouse line expressing the genetically encoded Ca2+ indicator GCaMP3. Crossing this mouse line with the above described GLAST-CreERT2 mouse line or a Connexin30 (Cx30)-CreERT2 line led to selective GCaMP3 expression in cortical astrocytes. Second, I investigated both spontaneous and agonist-evoked Ca2+ transients in astrocytic processes, the investigation of which has presented a major challenge in earlier studies, due to the unspecific and weak labeling by membrane-permeable chemical Ca2+ indicators. Using the strategy developed in the first part of my work allowing an astrocyte-specific expression of the genetically encoded Ca2+ indicator GCaMP3. Using two-photon excitation fluorescence (2PEF) imaging in acute slices of the primary somatosensory cortex, I recorded Ca2+ transients in the astrocytic soma and processes. By aid of a custom-made MATLAB routine based on a temporal Pearson correlation coefficient, active regions could be identified in an unbiased manner. Evoked Ca2+ transients were quantified using custom IGOR routines. Spontaneous desynchronized Ca2+ transients occurred in the processes and rarely in the soma. Ca2+ signals appeared localized in distinct microdomains. Their frequency appeared to increase during long recordings of several hundred images, suggesting that fine astrocytes are vulnerable to photodamage under imaging conditions routine in 2PEF microscopy. The possibility to minimize photodamage, by varying the length of the femtosecond laser pulses is under investigation. Bath application of adenosine (1-100 µM) and adenosine-triphosphate (ATP, 100 µM), as well as the application of the non-selective P2X7 receptor agonist (2'(3')-O-(4-Benzoylbenzoyl)adenosine-5'-triphosphate, BzATP, 50-100 µM), in the presence of tetrodotoxin to block neuronal action potentials, evoked synchronized Ca2+ rises in the soma and the processes of astrocytes. The effect of adenosine was dose-dependent. No significant effect of the specific P2Y1 agonist (MRS2365, 50 µM) was seen. Altogether, my work sets up a powerful and versatile toolbox for studying astrocytic Ca2+ signaling at the sub-cellular level. It also pinpoints possible limits of standard two-photon recording protocols to investigate the local Ca2+ signals in fine astrocytic processes.

Cytokinins are a large group of phytohormones. Since their discovery in the 1950s, they have shown to play a pivotal role in plant physiology. Most studies so far focused on cytokinin action mechanisms and their metabolic regulation. Identification of AtABCG14 and AtPUP14 as cytokinin-specific membrane carriers brought researchers' attention to cytokinin membrane transport, too. In this thesis, we performed experiments with radio-labelled cytokinin tracers. We show that trans-zeatin and isopentenyladenine, two major biologically active cytokinins, are readily transported across the plasma membrane in tobacco BY-2 cell suspension. Making use of mathematical modelling, we show that BY-2 cells possess a membrane transport system with an affinity toward cytokinins. Next, we show that atabcg14 and atpup14 mutations affect cytokinin metabolism in Arabidopsis thaliana plants. Keywords: cytokinin, Arabidopsis thaliana, tobacco BY-2 cell lines, membrane transport, purine permease, ATP-binding cassette, radio-labelling

In this thesis, phylogenomic and comparative structural analyses of several widespread energy converting enzymes were performed. The focus was on the major subfamilies of the enzymes that process nucleoside triphosphates (ATP and GTP) and on some key enzymes of the electron transfer chains. First, we analyzed the P-loop GTPases, RadA/RecA recombinases, chaperone GroEL, branched-chain α-ketoacid dehydrogenase kinases, chaperone Hsc70, actins, and membrane pyrophosphatases. In the each inspected family we could identify (1) members which were potassium-dependent and/or contained K+ ions in the active site, and (2) potassium-independent enzymes with lysine or arginine residues as catalytic groups that occupy the positions of potassium ions in the homologous, K+-dependent enzymes. Based on the results of our analyses, we suggest that the appearance of the K+-binding sites could precede in evolution the recruitment of positively charged residues (lysine or arginine "fingers") with the latter providing more possibilities to control the enzyme reactions. Second, we have described the distinctive features of a phylogenetically separated subfamily of rotary membrane ATPases which we named N-ATPases. The N-ATPases have a specific operon organization with two additional subunits, absent in other rotary ATPases, and a complete set of Na+-binding ligands in the membrane c-subunits. We made a prediction, which was later confirmed, that these enzymes are capable of Na+ translocation across the membrane and may confer salt tolerance on marine prokaryotes. Third, phylogenomic analysis of the cytochrome bc complexes suggests that these enzyme complexes initially emerged within the bacteria and were then transferred to archaea via lateral gene transfer on several independent occasions. Our analysis indicates that the ancestral form of the cytochrome bc complex was a b6f-type complex; the fusion of the cytochrome b6 and the subunit IV to a "long" cytochrome b of the cytochrome bc1 complexes could have happened in different lineages independently. Fourth, our phylogenomic and comparative structural analyses of the cytochrome bc1 complex and of cytochrome c allowed us to trace how these enzymes became involved in triggering of apoptosis in Metazoa. We could trace the emergence of a specific cardiolipin-binding site within the cytochrome bc complex and the evolution of structural traits that account for the involvement of the cytochrome c as a trigger of apoptosis in vertebrates.

Ziel: war die Untersuchung, ob sich die Aktivität entzündlich rheumatischer Erkrankungen in ausgewählten Parametern des Energiestoffwechsels von PBMC (periphere mononukleäre Zellen des Blutes) reflektiert. Methoden: Es wurden die PBMC von 30 gesunden Probanden und von 28 Patienten (16 inaktiv; 12 aktiv) mit einer Rheumatoiden Arthritis, einem Systemischen Lupus Erythematodes oder einer Vaskulititis präpariert. Aktive Patienten wurden vor und 4-5 Tage nach Beginn einer hochdosierten Glukokortikoidtherapie untersucht. Es wurde der Sauerstoffverbrauch, der Verbrauch an Sauerstoff auf einen definierten mitogenen Stimulus und einzelne Hauptenergieverbrauchende Prozesse mittels der Clark Elektrode bestimmt. Ergebnisse: Für den Sauerstoffverbrauch konnte ein geschlechtsunabhängiger Normalwert von 3.84 +/- 0.1 (alle Werte in nmol O2/min pro 10^7 Zellen) ermittelt werden. Bei inaktiven Patienten war der Sauerstoffverbrauch mit 4.18 +/- 0.28 leicht, bei aktiven Patienten mit 4.82 +/- 0.33 jedoch deutlich und signifikant (p0.05). Desweiteren wurde in stimulierten PBMC von aktiven Patienten eine signifikante Verminderung des Sauerstoffverbrauches für Kationentransportprozesse und Proteinsynthese nachgewiesen. Unter einer 4-5tägigen hochdosierten Glukokortikoidtherapie normalisierten sich die genannten Parameter wieder. Zusammenfassung: In dieser Studie konnte zum ersten Mal gezeigt werden, dass sich Parameter des zellulären Energiestoffwechsels von PBMC zur Einschätzung von Aktivität und Therapieerfolg entzündlich rheumatischer Erkrankungen eignen. / Objective: To investigate whether the activity of rheumatic diseases is reflected by selected parameters of cellular energy metabolism of peripheral blood mononuclear cells (PBMC). Methods: PBMC were prepared from 30 healthy volunteers and from 28 patients (16 inactive; 12 active) with rheumatoid arthritis, systemic lupus erythematosus or vasculitis. Active patients were examined prior to and 4-5 days after starting, restarting or increasing the dose of corticosteroids. Cellular oxygen consumption (as a measure of ATP production), bioenergetic cellular response to a defined stimulus and main ATP-consuming processes were measured using a Clark electrode. Results: A sex-independent normal value for oxygen consumption of 3.84 +/-0.1 (all data in nmol O2/min per 10^7 cells) was found. In inactive patients the respiration rate was slightly increased at 4.18 +/- 0.28, but was significantly increased in active patients to 4.82 +/- 0.33 (p

ECF (Energy-Coupling Factor)-Transporter sind prokaryotische Aufnahmesysteme für Mikronährstoffe, die eine spezielle Gruppe von Transportern mit ATP-Bindekassette (ABC) darstellen. Sie beinhalten zwei asymmetrische Membranproteine, von denen eins (S) für die spezifische Bindung und Translokation des Substrates und das andere (T) für die Kopplung mit den ATPasen (A1,A2) zuständig ist. Bei ECF-Transportern der Subklasse I bilden diese Komponenten eine Einheit, während bei Vertretern der Subklasse II ein AAT-Modul mit wechselnden S-Einheiten interagiert. In der vorliegenden Arbeit wurde der Transportmechanismus, der eine Drehung der kompletten S-Einheit in der Membran beinhaltet, anhand des Biotintransporters BioMNY erstmals experimentell validiert. Durch Rekonstitution in Lipid-Nanodiscs, chemische Quervernetzung, fluoreszenz- und ESR-spektroskopische Techniken sowie einen Bindungstest mit radioaktivem Biotin wurde gezeigt, dass (i) die ATP-Bindung an die ATPasen zu einer Aufrichtung der S-Einheit (BioY) führt, (ii) diese Bewegung die Substratbeladung ermöglicht und (iii) BioY dabei ununterbrochen mit der T-Einheit (BioN) interagiert. Dies stellt einen Gegensatz zu Systemen der Subklasse II dar, für die ein ATP-abhängiger Austausch von S-Einheiten im Transportzyklus gezeigt worden war. Darüber hinaus wurde ein Escherichia coli-Stamm konstruiert, der durch Blockierung seines hochaffinen Biotintransporters und des -synthesewegs auf Spuren von Biotin nicht wachsen kann. Dieser Stamm ermöglichte einen eindeutigen Nachweis der Transportaktivität einiger solitärer BioY-Proteine. Aufgrund der einheitlichen Topologie von S-Einheiten ist ein Kippen auch für solitäre BioY-Varianten wahrscheinlich. Auch die metallspezifischen S-Einheiten CbiM und NikM besitzen ohne AAT-Modul eine basale Co2+- bzw. Ni2+-Transportaktivität. Ein ESR-spektroskopischer Kobaltnachweises zeigte, dass die aus nur zwei Membranhelices bestehende CbiN-Einheit für die Metallbeladung von CbiM essentiell ist. / ECF (Energy-Coupling Factor) transporters are a subgroup of ABC transporters that mediate uptake of micronutrients into prokaryotic cells. In contrast to canonical ABC importers, ECF transporters comprise two unrelated membrane proteins, one of which is responsible for specific and high affinity substrate binding (S) and the other one constitutes the coupling component (T) between S and the cytosolic ABC-ATPases (A1,A2). Subclass I transporters consist of four dedicated components whereas in subclass II transporters, a central AAT-module may interact with various S units. The biotin specific subclass I ECF transporter BioMNY was used to experimentally verify the hitherto hypothetic transport mechanism, which involves a rotation of the S unit within the membrane. With a series of experiments including reconstitution of BioMNY into lipid nanodiscs, site-specific cross-linking, a substrate binding assay with radioactive biotin and both fluorescence and EPR spectroscopic techniques, the ATP-dependent rotation of BioY (S) as a prerequisite for substrate binding and release was shown for the first time for an ECF transporter. Unlike subclass II transporters, for which an ATP-dependent release of the S unit was proposed, BioY interacts continuously with BioN (T) during the transport cycle. In a second focus of the work, an Escherichia coli reporter strain for biotin transporters was constructed. Due to inactivation of both biotin synthesis and the intrinsic high affinity biotin transporter, this strain was not capable of growing on trace amounts of biotin. With the use of this strain, transport activity of recombinantly produced solitary BioY proteins that naturally lack other ECF components was evidenced. Transport activity in the absence of AAT modules is also a feature of the Co2+ and Ni2+ specific S components CbiM and NikM. An EPR spectroscopic Co2+ detection assay helped underscoring the essential role of the small membrane protein CbiN for Co2+ loading of CbiM.

Αντικείμενο της παρούσας διπλωματικής εργασίας είναι η αναφορά των επιπτώσεων που προκαλούν οι κεραυνοί σε διατάξεις χαμηλής τάσης και o τρόπος, με τον οποίο ο άνθρωπος μπορεί να προστατέψει μια κατασκευή. Ώς μοντέλο, για να διαπιστωθεί αν η θεωρία μπορεί να γίνει πράξη, χρησιμοποιήθηκε ένα υπάρχον κτιριακό συγκρότημα που βρίσκεται σε περιοχή της Κύπρου, όπου κατά τη διάρκεια κεραυνικών πληγμάτων σημειώνονταν ηλεκτρολογικές ζημιές. Η μελέτη έγινε σύμφωνα με τους ισχύοντες διεθνείς κανονισμούς αντικεραυνικής προστασίας και τη σχετική βιβλιογραφική θεωρία. Μετά τη μελέτη και τον υπολογισμό όλων των υπολοίπων τμημάτων που απαρτίζουν το σύστημα αντικεραυνικής προστασίας ακολουθεί η σχεδίαση του στο πρόγραμμα σχεδίασης AutoCAD. Τέλος, με εξομοίωση του ισοδύναμου κυκλώματος, του ΣΑΠ, στο λογισμικό πρόγραμμα EMTP-ATP, μελετάται η μεταβατική συμπεριφορά του συστήματος γείωσης για να κριθεί αν το σύστημα που σχεδιάστηκε είναι αποτελεσματικό ή όχι. Το προτεινόμενο σύστημα αντικεραυνικής προστασίας όπως παρουσιάζεται στην πιο κάτω διπλωματική εργασία σύμφωνα με τα αποτελέσματα, μπορεί να παρέχει μια αξιόπιστη και ασφαλή λειτουργία του κτιριακού συγκροτήματος χωρίς περαιτέρω ζημιές. / The main subject of this thesis is the study and designing of a lighting strike protection system in an existing building complex. In addition, the consequences of lighting strikes in buildings are studied and what someone can do to protect buildings. In order to apply the theory in practice, an existing building complex located in Cyprus, is used as a model in order to design the lighting protection system, since damages were observed during several lighting strikes the last few years. The study and the design of the protection system is made by following the national lighting strike protection rules and theory presented in existing literature. The study and calculations of the other parts that belong to the complete lighting strike protection system are followed by the designing of the complete system in Autocad. Moreover, a study of the transient behaviour of the Earth-termination system is done via the simulation of the building complex by using the EMTP-ATP software. It is important to mention that the phenomenon of ionization is consider as well in this step. The proposed lighting protection system as it is presented in this thesis and according to the results, can provide a reliable and safe operation of the building complex without any further damages.

Le développement d'un cancer chez un individu immunocompétent témoigne del'inefficacité de ses défenses immunitaires naturelles à entraver la progression tumorale. Larestauration ou l'induction de réponses immunitaires anti-tumorales efficaces sont des enjeuxmajeurs des stratégies thérapeutiques actuelles. En plus des immunothérapies classiques,visant à activer le système immunitaire des patients contre leurs tumeurs, les thérapiesconventionnelles, telles que les chimiothérapies et la radiothérapie, peuvent avoir des effetsimmunostimulants, en parallèle de leur effet directement cytotoxique sur les cellulestumorales. Parmi celles-ci, les anthracyclines, l'oxaliplatine et la radiothérapie sontnotamment capables d'induire une mort cellulaire immunogène. L'efficacité thérapeutique deces traitements dépend de l'activation de lymphocytes T (LT) CD8 anti-tumoraux,producteurs d'interféron-gamma (IFN-γ). En utilisant des modèles murins de tumeurstransplantées, nous montrons que le traitement des cellules tumorales par des droguesimmunogènes induit la libération d'adénosine triphosphate (ATP) dans le milieu extracellulaire.Ce signal de danger endogène se lie à son récepteur P2RX7 sur les cellulesdendritiques et permet la formation de l'inflammasome NLRP3/ASC/pro-caspase 1,conduisant à l'activation protéolytique de la caspase 1, qui active la pro-interleukine-1β (pro-IL-1β) en interleukine-1β (IL-1β). L'IL-1β peut directement agir sur les LT CD8 pourfaciliter leur polarisation vers un phénotype de lymphocytes T cytotoxiques de type 1 (Tc1).De plus, le traitement de tumeurs établies par des drogues immunogènes induit uneproduction d'IL-17A (IL-17) dans le lit tumoral, au cours de la première semaine suivant letraitement. Les LT gamma delta (LTγδ) sont les principaux producteurs de cette cytokinedans nos modèles. Ces cellules s'accumulent transitoirement dans la tumeur dès le troisièmejour suivant le traitement et leur taux est parfaitement corrélé à celui des LT CD8 producteursd'IFN-γ tumoraux. Comme l'IFN-γ, l'IL-17 et les LTγδ sont nécessaires à l'efficacitéthérapeutique des drogues immunogènes. L'IL-1β produite par les cellules dendritiquesexposées à des corps apoptotiques immunogènes stimule directement la production d'IL-17par les LTγδ. Ces travaux ont contribué à identifier l'ATP extra-cellulaire comme undéterminant moléculaire de l'immunogénicité des cellules tumorales exposées à certainesthérapies anti-cancéreuses conventionnelles. De plus, nous montrons que les traitementscytotoxiques classiques peuvent moduler l'environnement immunitaire dans le lit tumoral, etcontribuer à remplacer une inflammation chronique et immunosuppressive en uneinflammation aigüe et immunogène. L'étude des interactions entre le système immunitaire etles thérapies anti-cancéreuses conventionnelles est nécessaire pour utiliser ces traitements demanière plus rationnelle, en les combinant par exemple à des immunothérapies plusclassiques.