SPATA33 localizes calcineurin to the mitochondria and regulates sperm motility in mice

Calcineurin is a calcium-dependent phosphatase that plays roles in a variety of biological processes including immune responses. In spermatozoa, there is a testis-enriched calcineurin composed of PPP3CC and PPP3R2 (sperm calcineurin) that is essential for sperm motility and male fertility. Because sperm calcineurin has been proposed as a target for reversible male contraceptives, identifying proteins that interact with sperm calcineurin widens the choice for developing specific inhibitors. Here, by screening the calcineurin-interacting PxIxIT consensus motif in silico and analyzing the function of candidate proteins through the generation of gene-modified mice, we discovered that SPATA33 interacts with sperm calcineurin via a PQIIIT sequence. Spata33 knockout mice exhibit reduced sperm motility because of an inflexible midpiece, leading to impaired male fertility, which phenocopies Ppp3cc and Ppp3r2 knockout mice. Further analysis reveals that sperm calcineurin disappears from the mitochondria in the Spata33 knockout testis. In addition, immunoprecipitation analysis indicates that sperm calcineurin interacts with not only SPATA33 but also the mitochondrial protein VDAC2. These results indicate that SPATA33 localizes calcineurin to the mitochondria and regulates sperm motility.

Applications of theoretical and biophysical studies on rational drug design

Σε αυτή τη διατριβή μελετήθηκαν διάφορες πτυχές του ορθολογικού σχεδιασμού φαρμάκων, χρησιμοποιώντας μια πληθώρα υπολογιστικών τεχνικών. Αρχικά μελετήθηκε ο μηχανισμός κυκλοποίησης ενεργοποιημένων αλλενίων με καταλύτη σύμπλοκα του χρυσού, εφαρμόζοντας κβαντικούς υπολογισμούς. Τόσο αλλενικά τμήματα όσο και παράγωγά τους χρησιμοποιούνται ως δομικά τμήματα φαρμακευτικών μορίων σε μεγάλη ποικιλία φαρμακευτικών κατηγοριών, χάρη στη μεγάλη δραστικότητα και τη στερεοειδικότητά τους. Ο επόμενος στόχος αυτής της εργασίας ήταν η διερεύνηση του μηχανισμού φθορισμού ενός νέου ιατροτεχνολογικού προϊόντος με διαγνωστικές και χημειοθεραπευτικές ικανότητες, εφαρμόζοντας κβαντικούς υπολογισμούς διεγερμένης κατάστασης. Συγκεκριμένα, μελετήθηκε ένα ανάλογο της γεμσιταβίνης το οποίο παρουσιάζει φθορισμό ως προφάρμακο, επιτρέποντας την παρακολούθηση της στοχευμένης διανομής του φαρμάκου σε πραγματικό χρόνο, ενώ παράλληλα απελευθερώνει το κυτταροτοξικό φάρμακο κι έναν φθορίζοντα σηματοδότη στο περιβάλλον του καρκινικού όγκου. Τα θεωρητικά μας αποτελέσματα προέβλεψαν σωστά τον παραπάνω μηχανισμό φθορισμού, γεγονός που επιβεβαιώνεται και από τις πρώτες φθορισμομετρικές αναλύσεις. Τέλος, σε αυτή τη διατριβή μελετήθηκε ο μηχανισμός πρόσδεσης της καντεσαρτάνης στον υποδοχέα ΑΤ1R μέσω προσομοιώσεων Μοριακής Δυναμικής. Παρατηρήθηκε πως σε απλές λιπιδικές διπλοστιβάδες από DPPC η καντεσαρτάνη προσεγγίζει τον υποδοχέα μέσω της λιπιδικής μεμβράνης (έμμεσος μηχανισμός) ενώ η εξωκυττάρια είσοδος του ΑΤ1R (άμεσος μηχανισμός) εμποδίζεται από το Ν-τελικό του άκρο. Όταν μοντελοποίηθηκαν πιο σύνθετες λιπιδικές μεμβράνες με 40% χοληστερόλη, οι προσομοιώσεις μας έδειξαν πως η χοληστερόλη προσδένεται στον υποδοχέα σε μια ειδική περιοχή η οποία έχει χαρακτηριστεί ως Cholesterol Consensus Motif. Η πρόσδεση της χοληστερόλης σε αυτή την περιοχή προκαλεί αλλοστερικές αλλαγές στον υποδοχέα, καθιστώντας την εξωκυττάρια περιοχή του περισσότερο προσβάσιμη, ενώ παράλληλα αυξάνει την τάξη στις λιπιδικές μεμβράνες, επιβραδύνοντας την πλευρική διάχυση της καντεσαρτάνης προς αυτόν, μέσω της λιπιδικής στιβάδας.

Membrane Electrostatics Sensed by Tryptophan Anchors in Hydrophobic Model Peptides Depends on Non-Aromatic Interfacial Amino Acids: Implications in Hydrophobic Mismatch

WALPs are synthetic α-helical membrane-spanning peptides that constitute a well-studied system for exploring hydrophobic mismatch. These peptides represent a simplified consensus motif for transmembrane domains of intrinsic membrane proteins due...

Identification of Structural and Immunity Genes of a Class IIb Bacteriocin Encoded in the Enterocin A Operon of Enterococcus faecium Strain MXVK29

ABSTRACT The Enterococcus faecium strain MXVK29, isolated from fermented sausages, produces a bacteriocin with a molecular mass of 3.5 kDa that belongs to the class of enterocins II.1, according to the terminal amino acid sequence, and has been identified as enterocin A. This bacteriocin is active against selected strains of Listeria, Staphylococcus, Pediococcus, and Enterococcus. In this study, we identified the genes adjacent to the structural gene for this bacteriocin, such as the immunity gene (entI) and the inducer gene (entF). Accessory genes for this bacteriocin, such as entK, entR, and entT, were identified as well, in addition to the orf2 and orf3, showing a high identity with class IIb peptides bacteriocins. The orf2 shows the consensus motif GxxxG, similar to those shown by bacteriocins such as PlnNC8α, EntCα, and Ent1071A, whereas orf3 shows a consensus motif SxxxS similar to that present in PlnNC8β (AxxxA). PlnNC8 is expressed only in bacterial cocultures, so there is the possibility that the expression of this two-peptide bacteriocin can be induced by a similar mechanism. So far, only the expression of enterocin A has been found in this strain; however, the presence of the genes ent29α and ent29β opens the possibility for further research on its induction, functionality, and origin. Although there are reports on this type of bacteriocin (EntX, EntC, and Ent1071) in other strains of E. faecium, no report exists yet on an Enterococcus strain producing two different classes of bacteriocin.