Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 2009. / Härtill 4 uppsatser. Även tryckt utgåva.

Indiana University-Purdue University Indianapolis (IUPUI) / Drought and cold conditions are among the major factors affecting plant growth and crop production globally. Dehydrins are group II late embryogenesis abundant (LEA) proteins characterized by a conserved K-region (EKKGIMDKIKEKLPG consensus sequence) that accumulate in many plants during drought, low temperature, and high salinity to confer stress tolerance. While it has been demonstrated that overexpression of dehydrins improves cold tolerance in various crop plants, the mechanism leading to cold tolerance is still unclear. Previous studies reported phosphorylation of AtERD14 dehydrin by casein kinase II (CKII) led to an increase in calcium binding activity. Mass spectroscopy analysis determined that the phosphorylation was localized to a poly-serine (S) region. To further characterize the S-region, GST fused ERD14 mutants were created via site-directed mutagenesis and deletion of either the amino or carboxyl ends of ERD14 via the QuickChange® Multi Site-Directed Mutagenesis Kit. Phosphorylation of purified mutant proteins by CKII was analyzed via gel shift and direct phosphorylation assays. The effect of phosphorylation on calcium binding activity was also analyzed. Results showed the serine (S) residue at position 83 was crucial to phosphorylation-dependent molecular mass shift and Ca2+-binding activities followed by the serine residue at position 85 in importance. Mutation of serines at positions 83, 84, and 85 completely eliminated the phosphorylation-dependent gel shift and calcium binding. Examination of truncation mutants determined the N-terminal was an important region for protein structure modification and phosphorylation ability leading to Ca2+ activation. Calcium binding activity of the truncated mutants indicated the calcium binding site was localized in the region between the S-region and the K-region near the C-terminal end. To characterize the acidic dehydrins contribution to cold tolerance in vivo, three single (erd10, erd14, cor47) knockouts (KOs) were characterized. Single KOs produced no cold sensitive phenotype indicating the need for multiple dehydrin KOs in Arabidopsis in order to potentially produce a cold sensitive phenotype.

El objetivo de esta Tesis ha sido profundizar en el estudio del desarrollo del complejo claustroamigdalino en ratón. Para ello hemos estudiado: 1) cuales de sus componentes derivan del palio lateral o ventral, en base a expresión diferencial de genes reguladores Dbx1, Lhx9, Lhx2, Lmo3, Lmo4, Cadherina 8 y Emx1 durante el desarrollo embrionario; 2) el desarrollo de las interneuronas del complejo claustroamigdalino que contienen proteínas ligadoras de calcio (incluyendo el desarrollo de sus circuitos locales); 3) el origen histogenético de dichas interneuronas, mediante cultivos organotípicos y el análisis del ratón transgénico Nkx2.1-Cre/Rosa26-GFP (Kessaris y col. 2006). Nuestros datos permiten distinguir los componentes paliales laterales o ventrales del complejo, que contienen múltiples subtipos de interneuronas con orígenes en distintas subdivisiones del subpalio. Esto abre las puertas a futuras investigaciones sobre la conectividad y función de cada subtipo de interneurona, y sobre su grado de implicación en los desórdenes neuropsiquiátricos. / The objective of this Doctoral Thesis was to deepen in the study of the development of the claustroamygdaloid complex in mouse. For that, we pursued to study: 1) which components derive from either the lateral or ventral pallium based on differential expression of regulatory genes (Dbx1, Lhx9, Lhx2, Lmo3, Lmo4, Cadherina 8 y Emx1) during embryonic development; 2) the development of interneurons of the claustroamygdaloid complex that contain calcium binding proteins (including the development of its local circuits); 3) the histogenetic origin of these interneurons, by means of organotypic cultures and analysis of the transgenic mouse Nkx2.1-Cre/Rosa26-GFP (Kessaris and col. 2006). Our data allowed the distinction between lateral and ventral pallial components of the complex, which contain multiple subtypes of interneurons with origins in different subpallial subdivisions. This opens new venues for future investigations on the connectivity and function of each interneuron subtype, and on their involvement in neuropsychiatric disorders.

Les neurones sont des cellules excitables capables de coder et transmettre l’information sous forme d’oscillations du potentiel membranaire. Cette activité électrique est produite par une modification des flux ioniques transmembranaires. Les neurones constituent un exemple d’oscillateur cellulaire dont la dynamique non linéaire permet l’apparition d’une activité électrique complexe. Dans ce système, les ions calciques sont des messagers intracellulaires importants. Ils servent de médiateur entre un signal électrique et un signal chimique, par une modulation de l’activité enzymatique de certaines protéines. Ils interviennent dans de nombreuses fonctions neuronales, dont l’excitabilité électrique. Un des mécanismes mis en place par les neurones pour contrôler l’homéostasie du calcium intracellulaire provient de protéines cytoplasmiques capables de lier les ions calciques. Ces protéines jouent un rôle de « tampon » du calcium. Cependant, toutes leurs fonctions n’ont pas encore été mises en évidence. C’est l’objectif de notre travail. Nous avons voulu comprendre le rôle joué par une protéine « tampon » particulière, la calrétinine, sur le mode de décharge électrique d’un neurone où elle est exprimée en abondance, le grain cérébelleux. Pour cela, nous avons utilisé une approche théorique et expérimentale. <p>Au niveau théorique, nous avons élaboré un modèle mathématique de l’activité électrique du grain cérébelleux, prenant en compte la chélation du calcium intracellulaire. Il permet de clarifier le rôle de la chélation du calcium intracellulaire sur les oscillations du potentiel membranaire. La modélisation de l’activité électrique du grain cérébelleux repose sur le formalisme développé par Hodgkin et Huxley pour l’axone géant de calmar. Dans ce contexte, l’application de la conservation de la charge au circuit équivalent de la membrane cellulaire fournit un système d’équations différentielles ordinaires, non linéaires. Dès lors, notre modèle nous a permis d’étudier l’impact des variations de la concentration de chélateur calcique sur les oscillations du potentiel membranaire. Nous avons ainsi pu constater qu’une diminution de la concentration en chélateur calcique induisait une augmentation de l’excitabilité électrique du grain cérébelleux, sans altérer le régime d’oscillations. Par contre, en augmentant fortement la concentration en chélateur calcique, nous avons montré que le grain cérébelleux changeait de dynamique oscillatoire, montrant des transitions d’un mode de décharge périodique régulier vers des oscillations en salve du potentiel membranaire.<p>Au niveau expérimental, nous avons vérifié les résultats prévus par le modèle théorique. Nous avons ainsi montré que des grains de souris transgéniques déficientes en calrétinine présentaient une excitabilité électrique accrue par rapport aux grains contrôles.<p>Puis, en restaurant un niveau de chélation calcique normal dans ces grains, par perfusion intracellulaire de chélateur calcique, nous montrons qu’ils retrouvent un niveau d’excitabilité normal. Ensuite, nous avons introduit dans des grains cérébelleux de souris sauvages, une forte concentration en chélateur calcique exogène. Conformément aux résultats théoriques, nous avons pu observer des transitions vers des oscillations en salve du potentiel membranaire. Enfin, nous avons montré que l’absence de calrétinine affecte les paramètres morphologiques du grain cérébelleux des souris transgéniques déficientes en calrétinine.<p>En conclusion, ces résultats suggèrent que le mode de décharge des cellules excitables peut être modulé d’une façon importante par les protéines liant le calcium. De ce fait, des changements dans le niveau d’expression et/ou dans la localisation subcellulaire des protéines liant le calcium pourraient aussi jouer un rôle critique dans la régulation de processus physiologiques contrôlés par l’excitabilité membranaire. De plus, les mécanismes que nous avons mis en évidence pourraient être à l’origine d’un nouveau principe de régulation de la signalisation dans les circuits neuronaux et pourraient jouer un rôle fonctionnel dans le contrôle du codage de l’information et de son stockage dans le système nerveux central. / Doctorat en sciences, Spécialisation physique / info:eu-repo/semantics/nonPublished