Genetics and neurobiology of aggression in Drosophila

Aggressive behavior is widely present throughout the animal kingdom and is crucial to ensure survival and reproduction. Aggressive actions serve to acquire territory, food, or mates and in defense against predators or rivals; while in some species these behaviors are involved in establishing a social hierarchy. Aggression is a complex behavior, influenced by a broad range of genetic and environmental factors. Recent studies in Drosophila provide insight into the genetic basis and control of aggression. The state of the art on aggression in Drosophila and the many opportunities provided by this model organism to unravel the genetic and neurobiological basis of aggression are reviewed

MGMT gene promoter methylation correlates with tolerance of temozolomide treatment in melanoma but not with clinical outcome

BACKGROUND: Despite limited clinical efficacy, treatment with dacarbazine or temozolomide (TMZ) remains the standard therapy for metastatic melanoma. In glioblastoma, promoter methylation of the counteracting DNA repair enzyme O(6)-methylguanine-DNA-methyltransferase (MGMT) correlates with survival of patients exposed to TMZ in combination with radiotherapy. For melanoma, data are limited and controversial. METHODS: Biopsy samples from 122 patients with metastatic melanoma being treated with TMZ in two multicenter studies of the Dermatologic Cooperative Oncology Group were investigated for MGMT promoter methylation. We used the COBRA (combined bisulphite restriction analysis) technique to determine aberrant methylation of CpG islands in small amounts of genomic DNA isolated from paraffin-embedded tissue sections. To detect aberrant methylation, bisulphite-treated DNA was amplified by PCR, enzyme restricted, and visualised by gel electrophoresis. RESULTS: Correlation with clinical data from 117 evaluable patients in a best-response evaluation indicated no statistically significant association between MGMT promoter methylation status and response. A methylated MGMT promoter was observed in 34.8% of responders and 23.4% of non-responders (P=0.29). In addition, no survival advantage for patients with a methylated MGMT promoter was detectable (P=0.79). Interestingly, we found a significant correlation between MGMT methylation and tolerance of therapy. Patients with a methylated MGMT promoter had more severe adverse events, requiring more TMZ dose reductions or discontinuations (P=0.007; OR 2.7 (95% CI: 1.32-5.7)). Analysis of MGMT promoter methylation comparing primaries and different metastases over the clinical course revealed no statistical difference (P=0.49). CONCLUSIONS: In advanced melanoma MGMT promoter, methylation correlates with tolerance of therapy, but not with clinical outcome

TBC-2 Is Required for Embryonic Yolk Protein Storage and Larval Survival during L1 Diapause in Caenorhabditis elegans

C. elegans first stage (L1) larvae hatched in the absence of food, arrest development and enter an L1 diapause, whereby they can survive starvation for several weeks. The physiological and metabolic requirements for survival during L1 diapause are poorly understood. However, yolk, a cholesterol binding/transport protein, has been suggested to serve as an energy source. Here, we demonstrate that C. elegans TBC-2, a RAB-5 GTPase Activating Protein (GAP) involved in early-to-late endosome transition, is important for yolk protein storage during embryogenesis and for L1 survival during starvation. We found during embryogenesis, that a yolk::green fluorescent protein fusion (YP170::GFP), disappeared much more quickly in tbc-2 mutant embryos as compared with wild-type control embryos. The premature disappearance of YP170::GFP in tbc-2 mutants is likely due to premature degradation in the lysosomes as we found that YP170::GFP showed increased colocalization with Lysotracker Red, a marker for acidic compartments. Furthermore, YP170::GFP disappearance in tbc-2 mutants required RAB-7, a regulator of endosome to lysosome trafficking. Although tbc-2 is not essential in fed animals, we discovered that tbc-2 mutant L1 larvae have strongly reduced survival when hatched in the absence of food. We show that tbc-2 mutant larvae are not defective in maintaining L1 diapause and that mutants defective in yolk uptake, rme-1 and rme-6, also had strongly reduced L1 survival when hatched in the absence of food. Our findings demonstrate that TBC-2 is required for yolk protein storage during embryonic development and provide strong correlative data indicating that yolk constitutes an important energy source for larval survival during L1 diapause

The HLH-6 Transcription Factor Regulates C. elegans Pharyngeal Gland Development and Function

The Caenorhabditis elegans pharynx (or foregut) functions as a pump that draws in food (bacteria) from the environment. While the “organ identity factor” PHA-4 is critical for formation of the C. elegans pharynx as a whole, little is known about the specification of distinct cell types within the pharynx. Here, we use a combination of bioinformatics, molecular biology, and genetics to identify a helix-loop-helix transcription factor (HLH-6) as a critical regulator of pharyngeal gland development. HLH-6 is required for expression of a number of gland-specific genes, acting through a discrete cis-regulatory element named PGM1 (Pharyngeal Gland Motif 1). hlh-6 mutants exhibit a frequent loss of a subset of glands, while the remaining glands have impaired activity, indicating a role for hlh-6 in both gland development and function. Interestingly, hlh-6 mutants are also feeding defective, ascribing a biological function for the glands. Pharyngeal pumping in hlh-6 mutants is normal, but hlh-6 mutants lack expression of a class of mucin-related proteins that are normally secreted by pharyngeal glands and line the pharyngeal cuticle. An interesting possibility is that one function of pharyngeal glands is to secrete a pharyngeal lining that ensures efficient transport of food along the pharyngeal lumen

Partner in fat metabolism: role of KLFs in fat burning and reproductive behavior

The abnormalities caused by excess fat accumulation can result in pathological conditions which are linked to several interrelated diseases, such as cardiovascular disease and obesity. This set of conditions, known as metabolic syndrome, is a global pandemic of enormous medical, economic, and social concern affecting a significant portion of the world’s population. Although genetics, physiology and environmental components play a major role in the onset of disease caused by excessive fat accumulation, little is known about how or to what extent each of these factors contributes to it. The worm, Caenorhabditis elegans offers an opportunity to study disease related to metabolic disorder in a developmental system that provides anatomical and genomic simplicity relative to the vertebrate animals and is an excellent eukaryotic genetic model which enable us to answer the questions concerning fat accumulation which remain unresolved. The stored triglycerides (TG) provide the primary source of energy during periods of food deficiency. In nature, lipid stored as TGs are hydrolyzed into fatty acids which are broken down through β-oxidation to yield acetyl-CoA. Our recent study suggests that a member of C. elegans Krüppel-like factor, klf-3 regulates lipid metabolism by promoting FA β-oxidation and in parallel may contribute in normal reproduction and fecundity. Genetic and epigenetic factors that influence this pathway may have considerable impact on fat related diseases in human. Increasing number of studies suggest the role of mammalian KLFs in adipogenesis. This functional conservation should guide our further effort to explore C. elegans as a legitimate model system for studying the role of KLFs in many pathway components of lipid metabolism

Caratterizzazione di alcuni siti della rete accelerometrica nazionale al fine di individuare la risposta sismica locale

Le indagini geotecniche finalizzate alla stima della risposta sismica locale si limitano molto spesso ai primi 30 m di profondità, valore che è diventato uno standard per la classificazione delle caratteristiche di un sito. Negli anni ’90 Borcherdt (1994) e Martin e Dobry (1994) suggerirono 30 m come la profondità standard di indagine per la verifica delle strutture. Boore et al. (1993, 1994, 1997) e Boore e Joyner (1997) basarono le regressioni per il calcolo delle leggi predittive del moto del suolo sullo stesso parametro. Nel 1997 negli Stati Uniti il National Earthquake Hazards Reduction Program (NEHRP) nella stesura delle norme tecniche per le costruzioni in zona sismica (FEMA, 1997) utilizza per la prima volta il parametro Vs30 come indice per la classificazione dei suoli, con lo scopo di definirne l’amplificazione. Le norme tecniche per le costruzioni in zona sismica della comunità Europea, EC8 (ENV, 1998) ente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le VS,30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. raccomandano lo stesso parametro per suddividere i terreni, anche se le classi differiscono in parte dalla classificazione NEHRP. Infine, anche in Italia, le Norme Tecniche per le Costruzioni (Normative Tecniche per le Costruzioni, Gazzetta Ufficiale del 14/01/2008) adottano la stessa suddivisione dei terreni adottata dall’EC8.L’attendibilità della velocità delle onde di taglio nei primi 30 m (VS,30) come estimatore della risposta sismica di un sito, in termini di frequenza e amplificazione, è tuttavia molto discussa.Innanzitutto il parametro è stato ricavato unicamente da dati provenienti dagli Stati Uniti occidentali e, utilizzando dati provenienti dalla stessa regione, Wald & Mori (2000) segnalano che le Vs30 non sono molto ben correlate con l’entità dell’amplificazione, in quanto esiste una forte dispersione dei dati. La figura 1.1 mostra il rapporto tra le amplificazioni, mediate sull’intervallo di frequenza compreso tra 3-5 Hz. I valori risultano effettivamente molto dispersi, ma questo risultato può essere spiegato col fatto che non tutte le classi di sito hanno frequenza di risonanza compreso in questo intervallo di frequenza. Perciò per alcuni siti la media è stata calcolata nell’intorno della frequenza di risonanza (sulle amplificazioni massime), mentre per altri è stata calcolata sulle armoniche superiori, che hanno ampiezze minori. Lavori eseguiti con dati provenienti da altre regioni sottolineano come le Vs30 non siano buoni estimatori per la predizione di amplificazioni in bacini profondi (Park & Hashash, 2004), per la stima delle amplificazioni in altre regioni (Stewart et al., 2003) o in presenza di inversioni di velocità (Di Giacomo et al., 2005). Uno studio recente, eseguito su dati giapponesi (Zhao et al., 2006) si è evitato l’uso della Vs30 perché strati spessi di terreno rigido posti sopra il substrato roccioso amplificano il moto di lungo periodo, mentre gli strati sottili e soffici tendono ad amplificare il moto di corto periodo: ciò significa che la VS,30 non può rappresentare il periodo predominante del sito, dato che si basa solo sugli strati superficiali. Secondo Mucciarelli e Gallipoli (2006) il confronto tra l’amplificazione sismica al sito e la Vs30 mostra che quest’ultimo parametro non è adeguato per spiegare gli effetti di sito osservati in Italia a causa delle situazioni geologiche particolari che sono diffuse nel nostro paese. La figura 1.2 mostra la distribuzione dell’ampiezza rispetto alla classe di sito, in cui si vede che le classi sono mal discriminate e le mediane delle classi A e B (indicate dalla linea nera) sono uguali. È però necessario notare che questo grafico è stato costruito utilizzando le ampiezze ricavate col metodo dei rapporti spettrali H/V, ma in letteratura (Bard, 1999) è dimostrato che tali rapporti spettrali permettono di stimare la frequenza di risonanza, ma falliscono nella stima del valore di amplificazione. In particolare la Vs30 sottostima gli effetti locali ai siti con inversione di velocità e li sovrastima in siti con bacini profondi. La Vs30 sembra fornire dei buoni risultati solo in siti che abbiano un profilo di velocità monotono, crescente con la profondità e un forte contrasto di impedenza nella prima decina di metri. Questo studio si propone di verificare l’attendibilità della velocità delle onde di taglio valutate nei primi 30 m come estimatore della risposta sismica di un sito. Per questo scopo sono state selezionate 45 stazioni della Rete Accelerometrica Nazionale, di cui si conoscono i profili stratigrafici e i profili di velocità delle onde di taglio e di compressione. Inoltre sono state raccolte le registrazioni strong motion relative ai terremoti registrati da queste stazioni. Gli effetti di sito sono stati valutati in due modi: · Le registrazioni sono state utilizzate per calcolare i rapporti spettrali H/V per ricavare la frequenza fondamentale propria di ciascun sito (f0) e il relativo valore di amplificazione; · I profili di velocità delle onde di taglio sono serviti per ricavare il modello teorico monodimensionale per il calcolo della funzione di trasferimento del sito, eseguito per mezzo del modello proposto da Haskell e Thomson (Haskell, 1953, Thomson 1950), da cui ricavare la f0 e l’amplificazione. I valori ottenuti con i due metodi sono stati poi confrontati per verificare la congruenza dei risultati. I profili di velocità hanno permesso di classificare le stazioni utilizzando la velocità media delle onde di taglio nei primi 30 m (Vs30), secondo la normativa italiana. I risultati ottenuti dalla valutazione della risposta di ciascun sito, espressi in termini di frequenza fondamentale e amplificazione, sono stati correlati con la rispettiva classe di sito per verificare l’attendibilità del parametro delle Vs30 come estimatore degli effetti di sito