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Thesis (Ph. D.)--Duke University, 2008.

O gene nuclear GAL1 de Saccharomyces cerevisiae codifica uma galactoquinase induzida por galactose e reprimida por glicose. Três evidências indicam que a transcrição de GAL1 é dependente da atividade mitocondrial. Linhagens petite, com deleção no DNA da organela (ρ-) ou rompimento em gene nuclear, que codifica a farnesil transferase mitocondrial, são incapazes de induzir GAL1. Os inibidores de respiração antimicina-A e azoteto de sódio (NaN3), que atuam, respectivamente, nos complexos III e IV da cadeia de transporte de elétrons, impedem a indução de GAL1. Em células crescidas em glicose ou glicerol, o oligômero formado pela proteína URF13, na presença de metomil, produz um poro na membrana mitocondrial interna que reduz o potencial de membrana ΔΨ e os níveis do mRNA de GAL1. A regulação dependente da atividade da mitocôndria ocorre a nível transcricional, pois o gene repórter GUS, sob controle de GAL1, não é induzido na presença de galactose, após tratamento prévio das células com antimicina-A ou NaN3. Mig1p é um repressor que atua diretamente no promotor de GAL1 e inibe a transcrição da galactoquinase. Os resultados obtidos indicam que Mig1p media a repressão da indução de GAL1, na presença do inibidor da cadeia respiratória antimicina-A. / The nuclear gene GAL1 of Saccharomyces cerevisiae encodes a galactokinase induced by galactose and repressed by glucose. Three lines of evidence indicate that expression of GAL1 transcript is dependent on mitochondrial activity. Petite strains in which mitochondrial DNA was partialy deleted (ρ-) or cells containing a disruption in the nuclear gene COX10, which encodes the mitochondrial farnesil transferase, are unable to induce GAL1. Respiratory inhibitors such as antimycin-A or sodium azide (NaN3), that inhibit complexes III and IV of the electron transport chain, respectively, affect GAL1 induction. Functional expression of the maize protein URF13, which is translocated to the mitochondrial inner membrane, forming a pore that leads to a reduction of the mitochondrial membrane potential ΔΨ and reduces the leveis of GAL1 transcripts. Experiments using a heterologous gene fusion showed that the inhibition of GAL1 expresion, by treatment of cells with antimycin-A or NaN3, controls the expression of GAL1 at the transcrptional level. Mig1p is a repressor that binds GAL1 promoter. Our results indicate that Mig1p mediates the represion of GAL1 induction, observed in the presence of the mitochondrial inhibitor antimycin-A.

O gene nuclear GAL1 de Saccharomyces cerevisiae codifica uma galactoquinase induzida por galactose e reprimida por glicose. Três evidências indicam que a transcrição de GAL1 é dependente da atividade mitocondrial. Linhagens petite, com deleção no DNA da organela (ρ-) ou rompimento em gene nuclear, que codifica a farnesil transferase mitocondrial, são incapazes de induzir GAL1. Os inibidores de respiração antimicina-A e azoteto de sódio (NaN3), que atuam, respectivamente, nos complexos III e IV da cadeia de transporte de elétrons, impedem a indução de GAL1. Em células crescidas em glicose ou glicerol, o oligômero formado pela proteína URF13, na presença de metomil, produz um poro na membrana mitocondrial interna que reduz o potencial de membrana ΔΨ e os níveis do mRNA de GAL1. A regulação dependente da atividade da mitocôndria ocorre a nível transcricional, pois o gene repórter GUS, sob controle de GAL1, não é induzido na presença de galactose, após tratamento prévio das células com antimicina-A ou NaN3. Mig1p é um repressor que atua diretamente no promotor de GAL1 e inibe a transcrição da galactoquinase. Os resultados obtidos indicam que Mig1p media a repressão da indução de GAL1, na presença do inibidor da cadeia respiratória antimicina-A. / The nuclear gene GAL1 of Saccharomyces cerevisiae encodes a galactokinase induced by galactose and repressed by glucose. Three lines of evidence indicate that expression of GAL1 transcript is dependent on mitochondrial activity. Petite strains in which mitochondrial DNA was partialy deleted (ρ-) or cells containing a disruption in the nuclear gene COX10, which encodes the mitochondrial farnesil transferase, are unable to induce GAL1. Respiratory inhibitors such as antimycin-A or sodium azide (NaN3), that inhibit complexes III and IV of the electron transport chain, respectively, affect GAL1 induction. Functional expression of the maize protein URF13, which is translocated to the mitochondrial inner membrane, forming a pore that leads to a reduction of the mitochondrial membrane potential ΔΨ and reduces the leveis of GAL1 transcripts. Experiments using a heterologous gene fusion showed that the inhibition of GAL1 expresion, by treatment of cells with antimycin-A or NaN3, controls the expression of GAL1 at the transcrptional level. Mig1p is a repressor that binds GAL1 promoter. Our results indicate that Mig1p mediates the represion of GAL1 induction, observed in the presence of the mitochondrial inhibitor antimycin-A.

Neospora caninum é um protozoário Apicomplexa, parasita intracelular obrigatório que possui o cão e outros canídeos como hospedeiros definitivos e os bovinos como principais hospedeiros intermediários. Causa nos primeiros encefalopatia e nos últimos abortos com perda da fertilidade, gerando prejuízos significativos na pecuária mundial. Como Toxoplasma gondii e Plasmodium, N. caninum possui um sistema específico de secreção que permite a invasão ativa do parasita na célula hospedeira, formação do vacúolo parasitóforo e replicação. Devido ao seu ciclo intracelular, várias estratégias foram desenvolvidas para caracterizar o processo de invasão no filo, como deleção ou controle da expressão de genes envolvidos. Entre os genes com papel importante no processo invasivo, NcMic2-like1 possui destaque já que o soro contra essa proteína recombinante inibiu 60% da invasão de N. caninum in-vitro. Essa proteína micronêmica possui domínios adesivos (uma integrina e seis trombospondinas) que atuam na ligação entre os receptores da célula hospedeira e o motor de actina e miosina do parasita, possibilitando a invasão ativa. O objetivo central do trabalho foi o desenvolvimento de ferramentas genéticas para a deleção e hiperexpressão de NcMic2-like1 e outras proteínas em N. caninum para a compreensão profunda desse mecanismo, além da caracterização, localização e expressão de NcMic2-like1. Para isso dois modelos baseados na resistência a drogas e integração ao genoma do parasita foram construídos. Um se baseia na resistência contra cloranfenicol (pelo gene Cloranfenicol Acetil Transferase - CAT) e o outro contra pirimetamina (pela mutação da Diidrofolato Redutase-Timidilato Sintase - DHFRM2M3). As sequências que conferem resistência foram ligadas ao promotor e região 3\' UTR de três genes de N. caninum, NcSAG1 (ou SAG1-like); NcDHFR ou NcHXGPRT conferindo resistência às drogas após transfecção. A esses vetores de resistência foram ligadas duas sequências do controle de expressão por tetraciclina, o sistema TetR/tetO. Adaptando o sistema de T. gondii para N. caninum, TetR foi expresso sob controle do promotor RPS13 ou Tubulina de N. caninum e tetO controlou a expressão de Lac-Z (?-galactosidase), ii uma enzima repórter. TetR e tetO foram transfectados de modo estável utilizando os vetores CAT e DHFRM2M3. O sistema foi responsivo à adição de tetraciclina, além de indicar um meio provavelmente independente de TetR quando apenas tetO foi avaliado em N. caninum. Foi possível expressar Lac-Z em N. caninum, possibilitando o desenvolvimento e padronização de ensaios de invasão, crescimento e detecção do taquizoíta. Também foi realizada a detecção de YFP (proteína amarelo fluorescente) nos taquizoítas transfectados com YFP fundida em TetR. Essas ferramentas de inserção e deleção de genes possibilitaram a construção de vetores para a hiper expressão ou deleção de NcMic2-like1. Para hiper expressão o vetor foi obtido pela substituição de Lac-Z pelo gene NcMic2-like1. Para deleção de NcMic2-like1 o vetor foi desenvolvido pela ligação do seu promotor e região 3\' UTR ä CAT ou NcDHFRM2M3, que promove a substituição do gene alvo pelos de resistência por recombinação homóloga. Adicionalmente foram desenvolvidas formas para a expressão e purificação de proteínas em N. caninum. Também foi obtida a solubilização de NcMIC2-like1 recombinante pelo sistema pET28 após a adição de uma cauda solúvel amplificada do genoma de N. caninum. O desenvolvimento de métodos de manipulação genética é um fato inédito para N. caninum e possibilitará estudos moleculares mais profundos sobre os mecanismos de invasão e replicação, onde NcMic2-like1 aparece como primeira candidata para esses ensaios. / The Apicomplexa protozoan Neospora caninum is an obligate and intracellular parasite that has the dog and other canides as definitive host and especially cattle as intermediate hosts. It causes respectively encephalopathy. abortions and loss of fertility causing deep economic impact at the world livestock. As Plasmodium and Toxoplasma gondii, N. caninum has a specific system of active secretion, which allows the invasion of the parasite into the host cell, the establishment of parasitophorous vacuole and replication. Due to the intracellular cycle of parasite, several strategies have been developed to characterize the invasion process of the phylum, such as deletion or control of expression of related genes. Among the genes with an important role in the invasive process, NcMic2-like1 stands out, once the serum against the recombinant form inhibited the in vitro invasion of N. caninum up to 69%. This microneme protein has adhesive domains (one integrin and six thrombospondins) acting between the host cell receptors and the actin/myosin motor of the parasite, allowing the active invasion. The main aim of this work was the development of genetic tools for deletion and overexpression of NcMic2-like1 and other proteins in N. caninum for a deep understanding of this mechanism, in addition to the characterization, localization and expression of NcMic2-like1. Therefore two models based on the drug resistance and integration into the genome of the parasite were constructed. One was based on the resistance against chloramphenicol (chloramphenicol acetyl transferase gene by - CAT) and the other against pyrimethamine (by mutation of dihydrofolate reductase-thymidylate synthase - DHFRM2M3). The sequences that confer these two drug resistance patterns have been ligated to the promoter and the 3\' UTR region of three genes from N. caninum, NcSAG1 (or SAG1-like); NcDHFR or NcHXGPRT, conferring resistance to the drugs after transfection. These vectors were ligated to two sequences that confer resistance controlled by tetracycline, the TetR / tetO system. The T. gondii system was adapted for N. caninum. TetR was expressed under the control of N. caninum tubulin promoter and tetO controlled the expression of Lac-Z (?-galactosidase), a reporter enzyme. TetR and tetO were stably inserted in N. caninum after transfection iv with the vectors based on CAT and DHFRM2M3.The system was responsive following tetracycline presence, in addition to a TetR independent mechanism in N. caninum . Moreover, it was possible to express Lac-Z in N. caninum enabling the development and standardization of invasion, growth and detection tachyzoite assays. It was also possible to detect through fluorescence microscopy the YFP (yellow fluorescent protein) in tachyzoites transfected with YFP fused to TetR.. The tools for gene insertion and deletion allowed the construction of vectors for hiperexpression or deletion of NcMic2-like1. For hiperexpression the vector was obtained by the replacement of the Lac-Z by the NcMic2-like1 gene. For the NcMic2-like1 deletion the vector was achieved after the ligation of its promoter and 3 \'UTR region to CAT or NcDHFRM2M3. This approach leads to the replacement of the target gene by the resistance gene through homologous recombination. Furthermore approaches for expression and purification of proteins in N. caninum were developed. Also, a soluble recombinant NcMIC2-like1 form was obtained with pET28 system added with a soluble tail amplified from a genome region of N. caninum. The development of genetic manipulation methods is an unprecedented event for N. caninum and will enable deeper molecular studies over mechanisms of invasion and replication, where NcMic2-like1 is the first candidate for these assays.

Neospora caninum é um protozoário Apicomplexa, parasita intracelular obrigatório que possui o cão e outros canídeos como hospedeiros definitivos e os bovinos como principais hospedeiros intermediários. Causa nos primeiros encefalopatia e nos últimos abortos com perda da fertilidade, gerando prejuízos significativos na pecuária mundial. Como Toxoplasma gondii e Plasmodium, N. caninum possui um sistema específico de secreção que permite a invasão ativa do parasita na célula hospedeira, formação do vacúolo parasitóforo e replicação. Devido ao seu ciclo intracelular, várias estratégias foram desenvolvidas para caracterizar o processo de invasão no filo, como deleção ou controle da expressão de genes envolvidos. Entre os genes com papel importante no processo invasivo, NcMic2-like1 possui destaque já que o soro contra essa proteína recombinante inibiu 60% da invasão de N. caninum in-vitro. Essa proteína micronêmica possui domínios adesivos (uma integrina e seis trombospondinas) que atuam na ligação entre os receptores da célula hospedeira e o motor de actina e miosina do parasita, possibilitando a invasão ativa. O objetivo central do trabalho foi o desenvolvimento de ferramentas genéticas para a deleção e hiperexpressão de NcMic2-like1 e outras proteínas em N. caninum para a compreensão profunda desse mecanismo, além da caracterização, localização e expressão de NcMic2-like1. Para isso dois modelos baseados na resistência a drogas e integração ao genoma do parasita foram construídos. Um se baseia na resistência contra cloranfenicol (pelo gene Cloranfenicol Acetil Transferase - CAT) e o outro contra pirimetamina (pela mutação da Diidrofolato Redutase-Timidilato Sintase - DHFRM2M3). As sequências que conferem resistência foram ligadas ao promotor e região 3\' UTR de três genes de N. caninum, NcSAG1 (ou SAG1-like); NcDHFR ou NcHXGPRT conferindo resistência às drogas após transfecção. A esses vetores de resistência foram ligadas duas sequências do controle de expressão por tetraciclina, o sistema TetR/tetO. Adaptando o sistema de T. gondii para N. caninum, TetR foi expresso sob controle do promotor RPS13 ou Tubulina de N. caninum e tetO controlou a expressão de Lac-Z (?-galactosidase), ii uma enzima repórter. TetR e tetO foram transfectados de modo estável utilizando os vetores CAT e DHFRM2M3. O sistema foi responsivo à adição de tetraciclina, além de indicar um meio provavelmente independente de TetR quando apenas tetO foi avaliado em N. caninum. Foi possível expressar Lac-Z em N. caninum, possibilitando o desenvolvimento e padronização de ensaios de invasão, crescimento e detecção do taquizoíta. Também foi realizada a detecção de YFP (proteína amarelo fluorescente) nos taquizoítas transfectados com YFP fundida em TetR. Essas ferramentas de inserção e deleção de genes possibilitaram a construção de vetores para a hiper expressão ou deleção de NcMic2-like1. Para hiper expressão o vetor foi obtido pela substituição de Lac-Z pelo gene NcMic2-like1. Para deleção de NcMic2-like1 o vetor foi desenvolvido pela ligação do seu promotor e região 3\' UTR ä CAT ou NcDHFRM2M3, que promove a substituição do gene alvo pelos de resistência por recombinação homóloga. Adicionalmente foram desenvolvidas formas para a expressão e purificação de proteínas em N. caninum. Também foi obtida a solubilização de NcMIC2-like1 recombinante pelo sistema pET28 após a adição de uma cauda solúvel amplificada do genoma de N. caninum. O desenvolvimento de métodos de manipulação genética é um fato inédito para N. caninum e possibilitará estudos moleculares mais profundos sobre os mecanismos de invasão e replicação, onde NcMic2-like1 aparece como primeira candidata para esses ensaios. / The Apicomplexa protozoan Neospora caninum is an obligate and intracellular parasite that has the dog and other canides as definitive host and especially cattle as intermediate hosts. It causes respectively encephalopathy. abortions and loss of fertility causing deep economic impact at the world livestock. As Plasmodium and Toxoplasma gondii, N. caninum has a specific system of active secretion, which allows the invasion of the parasite into the host cell, the establishment of parasitophorous vacuole and replication. Due to the intracellular cycle of parasite, several strategies have been developed to characterize the invasion process of the phylum, such as deletion or control of expression of related genes. Among the genes with an important role in the invasive process, NcMic2-like1 stands out, once the serum against the recombinant form inhibited the in vitro invasion of N. caninum up to 69%. This microneme protein has adhesive domains (one integrin and six thrombospondins) acting between the host cell receptors and the actin/myosin motor of the parasite, allowing the active invasion. The main aim of this work was the development of genetic tools for deletion and overexpression of NcMic2-like1 and other proteins in N. caninum for a deep understanding of this mechanism, in addition to the characterization, localization and expression of NcMic2-like1. Therefore two models based on the drug resistance and integration into the genome of the parasite were constructed. One was based on the resistance against chloramphenicol (chloramphenicol acetyl transferase gene by - CAT) and the other against pyrimethamine (by mutation of dihydrofolate reductase-thymidylate synthase - DHFRM2M3). The sequences that confer these two drug resistance patterns have been ligated to the promoter and the 3\' UTR region of three genes from N. caninum, NcSAG1 (or SAG1-like); NcDHFR or NcHXGPRT, conferring resistance to the drugs after transfection. These vectors were ligated to two sequences that confer resistance controlled by tetracycline, the TetR / tetO system. The T. gondii system was adapted for N. caninum. TetR was expressed under the control of N. caninum tubulin promoter and tetO controlled the expression of Lac-Z (?-galactosidase), a reporter enzyme. TetR and tetO were stably inserted in N. caninum after transfection iv with the vectors based on CAT and DHFRM2M3.The system was responsive following tetracycline presence, in addition to a TetR independent mechanism in N. caninum . Moreover, it was possible to express Lac-Z in N. caninum enabling the development and standardization of invasion, growth and detection tachyzoite assays. It was also possible to detect through fluorescence microscopy the YFP (yellow fluorescent protein) in tachyzoites transfected with YFP fused to TetR.. The tools for gene insertion and deletion allowed the construction of vectors for hiperexpression or deletion of NcMic2-like1. For hiperexpression the vector was obtained by the replacement of the Lac-Z by the NcMic2-like1 gene. For the NcMic2-like1 deletion the vector was achieved after the ligation of its promoter and 3 \'UTR region to CAT or NcDHFRM2M3. This approach leads to the replacement of the target gene by the resistance gene through homologous recombination. Furthermore approaches for expression and purification of proteins in N. caninum were developed. Also, a soluble recombinant NcMIC2-like1 form was obtained with pET28 system added with a soluble tail amplified from a genome region of N. caninum. The development of genetic manipulation methods is an unprecedented event for N. caninum and will enable deeper molecular studies over mechanisms of invasion and replication, where NcMic2-like1 is the first candidate for these assays.

Le but de cette thèse était de conduire des recherches sur la synthèse et transformation expressive de voix chantée, en vue de pouvoir développer un synthétiseur de haute qualité capable de générer automatiquement un chant naturel et expressif à partir d’une partition et d’un texte donnés. 3 directions de recherches principales peuvent être identifiées: les méthodes de modélisation du signal afin de générer automatiquement une voix intelligible et naturelle à partir d’un texte donné; le contrôle de la synthèse, afin de produire une interprétation d’une partition donnée tout en transmettant une certaine expressivité liée à un style de chant spécifique; la transformation du signal vocal afin de le rendre plus naturel et plus expressif, en faisant varier le timbre en adéquation avec la hauteur, l’intensité et la qualité vocale. Cette thèse apporte diverses contributions dans chacune de ces 3 directions. Tout d’abord, un système de synthèse complet a été développé, basé sur la concaténation de diphones. L’architecture modulaire de ce système permet d’intégrer et de comparer différent modèles de signaux. Ensuite, la question du contrôle est abordée, comprenant la génération automatique de la f0, de l’intensité, et des durées des phonèmes. La modélisation de styles de chant spécifiques a également été abordée par l’apprentissage des variations expressives des paramètres de contrôle modélisés à partir d’enregistrements commerciaux de chanteurs célèbres. Enfin, des investigations sur des transformations expressives du timbre liées à l'intensité et à la raucité vocale ont été menées, en vue d'une intégration future dans notre synthétiseur. / This thesis aimed at conducting research on the synthesis and expressive transformations of the singing voice, towards the development of a high-quality synthesizer that can generate a natural and expressive singing voice automatically from a given score and lyrics. Mainly 3 research directions can be identified: the methods for modelling the voice signal to automatically generate an intelligible and natural-sounding voice according to the given lyrics; the control of the synthesis to render an adequate interpretation of a given score while conveying some expressivity related to a specific singing style; the transformation of the voice signal to improve its naturalness and add expressivity by varying the timbre adequately according to the pitch, intensity and voice quality. This thesis provides some contributions in each of those 3 directions. First, a fully-functional synthesis system has been developed, based on diphones concatenations. The modular architecture of this system allows to integrate and compare different signal modeling approaches. Then, the question of the control is addressed, encompassing the automatic generation of the f0, intensity, and phonemes durations. The modeling of specific singing styles has also been addressed by learning the expressive variations of the modeled control parameters on commercial recordings of famous French singers. Finally, some investigations on expressive timbre transformations have been conducted, for a future integration into our synthesizer. This mainly concerns methods related to intensity transformation, considering the effects of both the glottal source and vocal tract, and the modeling of vocal roughness.

La protéine p97/VCP est un membre de la famille des ATPase AAA+ et joue un rôle majeur dans de nombreux processus cellulaires tel que le contrôle de l’homéostasie protéique ou de fonctions associées à la chromatine (transcription, réplication, dommage à l’ADN, progression du cycle cellulaire). De plus, la protéine p97/VCP est impliquée dans un nombre croissant de maladies dont les cancers où il a été montré qu’elle contribue à l’homéostasie protéique et l’adaptation au stress oncogéniques. En effet, l’expression de la protéine p97/VCP est augmentée dans de nombreux cancers et dans certains cas corrèle avec une récurrence de la tumeur et un mauvais pronostique pour les patients. Cependant, le mécanisme moléculaire précis par lequel la protéine p97/VCP régule l’homéostasie protéique des cellules tumorales reste incertain. Pour remédier à cela, nous avons démontré un rôle de la protéine p97/VCP dans le contrôle de l’expression des gènes lors du stress du Réticulum Endoplasmique (RE). Nous avons trouvé que en conditions basales, la protéine RuvBL2 fait partie d’un complexe remodeleur de la chromatine qui contient les protéines HDAC1 et mSin3A et agit comme un répresseur des gènes de stress du RE. De plus, nous avons identifié le gène Gli1, un effecteur connu de la voie de signalisation Hedgehog comme cible de la protéine p97/VCP et du complexe RuvBL2-HDAC1-mSin3A. Ainsi en condition de stress du RE, la voie de signalisation Hedgehog qui a été impliqué dans le développement de cancers est activée. Globalement, nos travaux indiquent que p97/VCP agit comme un interrupteur moléculaire pour inactiver le complexe répresseur RuvBL2-HDAC1 en condition de stress du RE et ainsi activer les gènes de stress du RE et de la voie de signalisation Hedhehog de façon non-canonique. / P97/VCP is a member of the AAA+ ATPase family that plays major roles in various cellular processes including control of protein homeostasis and chromatin-associated functions (transcription, replication, DNA damage, cellular cycle progression). Moreover, p97/VCP is involved in a growing number of diseases including cancers in which it has been shown to contribute to protein homeostasis and adaptation to oncogenic stresses. Indeed, p97/VCP expression is increased in numerous cancers and in some cases correlates with tumor recurrence and poor prognosis for patients. However, the precise mechanism by which p97/VCP regulates tumor cell proteostasis remains unclear. To address this, we demonstrated a role of p97/VCP in gene expression control upon endoplasmic reticulum (ER) stress. We found that in basal conditions, RuvBL2 is part of chromatin remodeler complex that included HDAC1 and mSin3A and act as a repressor of ER stress genes. However under ER stress, ubiquitinylated RuvBL2 is degraded by p97/VCP thus causing activation of ER stress genes. Moreover, we have identified GLI1, a known effector of Hedgehog signaling, as a target of the p97/VCP and RuvBL2-HDAC1-mSin3A complex. As a result under ER stress conditions, the Hedgehog pathway which have been linked to cancer development is non-canonically activated. Overall, our work indicated that p97/VCP acts as a molecular switch to inactivate RuvBL2-HDAC1 repressor complex under ER stress thus activating ER stress genes and Hedgehog genes in a non-canonical manner.

The aim of the masters thesis is to design and implement a tool for automatic generation of paths in source code. Firstly was acquired a study of model based testing and possible design for the desired automatic generator based on coverage criteria defined on CFG model. The main point of the master theis is the tool design and description of its implementation. The tool supports many coverage criteria, which allows the user of such tool to focus on specific artefact of the system under test. Moreover, this tool is tuned to allow aditional requirements on the size of generated test suite, reflecting real world practical usage. The generator was implemented in C++ language and web interface for it in Python language, which at the same time is used to integrated the tool into Testos platform.