Phosphate transporters from the higher plant Arabidopsis thaliana.

Two cDNAs (AtPT1 and AtPT2) encoding plant phosphate transporters have been isolated from a library prepared with mRNA extracted from phosphate-starved Arabidopsis thaliana roots, The encoded polypeptides are 78% identical to each other and show high degree of amino acid sequence similarity with high-affinity phosphate transporters of Saccharomyces cerevisiae, Neurospora crassa, and the mycorrhizal fungus Glomus versiforme. The AtPT1 and AtPT2 polypeptides are integral membrane proteins predicted to contain 12 membrane-spanning domains separated into two groups of six by a large charged hydrophilic region. Upon expression, both AtPT1 and AtPT2 were able to complement the pho84 mutant phenotype of yeast strain NS219 lacking the high-affinity phosphate transport activity. AtPT1 and AtPT2 are representatives of two distinct, small gene families in A. thaliana. The transcripts of both genes are expressed in roots and are not detectable in leaves. The steady-state level of their mRNAs increases in response to phosphate starvation.

Omics for Investigating Chitosan as an Antifungal and Gene Modulator

Chitosan is a biopolymer with a wide range of applications. The use of chitosan in clinical medicine to control infections by fungal pathogens such as Candida spp. is one of its most promising applications in view of the reduced number of antifungals available. Chitosan increases intracellular oxidative stress, then permeabilizes the plasma membrane of sensitive filamentous fungus Neurospora crassa and yeast. Transcriptomics reveals plasma membrane homeostasis and oxidative metabolism genes as key players in the response of fungi to chitosan. A lipase and a monosaccharide transporter, both inner plasma membrane proteins, and a glutathione transferase are main chitosan targets in N. crassa. Biocontrol fungi such as Pochonia chlamydosporia have a low content of polyunsaturated free fatty acids in their plasma membranes and are resistant to chitosan. Genome sequencing of P. chlamydosporia reveals a wide gene machinery to degrade and assimilate chitosan. Chitosan increases P. chlamydosporia sporulation and enhances parasitism of plant parasitic nematodes by the fungus. Omics studies allow understanding the mode of action of chitosan and help its development as an antifungal and gene modulator.

Pollen and non-pollen palynomorphs counting data from Borsteler Moor (Germany)

In order to reconstruct regional vegetation changes and local conditions during the fen-bog transition in the Borsteler Moor (northwestern Germany), a sediment core covering the period between 7.1 and 4.5 cal kyrs BP was palynologically in vestigated. The pollen diagram demonstrates the dominance of oak forests and a gradual replacement of trees by raised bog vegetation with the wetter conditions in the Late Atlantic. At ~ 6 cal kyrs BP, the non-pollen palynomorphs (NPP) demonstrate the succession from mesotrophic conditions, clearly indicated by a number of fungal spore types, to oligotrophic conditions, indicated by Sphagnum spores, Bryophytomyces sphagni, and testate amoebae Amphitrema, Assulina and Arcella, etc. Four relatively dry phases during the transition from fen to bog are clearly indicated by the dominance of Calluna and associated fungi as well as by the increase of microcharcoal. Several new NPP types are described and known NPP types are identified. All NPP are discussed in the context of their palaeoecological indicator values.

Senescence in fungi: the view from Neurospora

Some naturally occurring strains of fungi cease growing through successive subculturing, i.e., they senesce. In Neurospora, senescing strains usually contain intramitochondrial linear or circular plasmids. An entire plasmid or its part(s) integrates into the mtDNA, causing insertional mutagenesis. The functionally defective mitochondria replicate faster than the wild-type mitochondria and spread through interconnected hyphal cells. Senescence could also be due to spontaneous lethal nuclear gene mutations arising in the multinucleated mycelium. However, their phenotypic effects remain masked until the nuclei segregate into a homokaryotic spore, and the spore germinates to form a mycelium that is incapable of extended culturing. Ultimately the growth of a fungal colony ceases due to dysfunctional oxidative phosphorylation. Results with senescing nuclear mutants or growth-impaired cytoplasmic mutants suggest that mtDNA is inherently unstable, requiring protection by as yet unidentified nuclear-gene-encoded factors for normal functioning. Interestingly, these results are in accord with the endosymbiotic theory of origin of eukaryotic cells.

Life-history of Neurospora intermedia in a sugar cane field

The life-history of Neurospora in nature has remained largely unknown. The present study attempts to remedy this. The following conclusions are based on observation of Neurospora on fire-scorched sugar cane in agricultural fields, and reconstruction experiments using a colour mutant to inoculate sugar cane burned in the laboratory. The fungus persists in soil as heat-resistant dormant ascospores. These are activated by a chemical(s) released into soil from the burnt substrate. The chief diffusible activator of ascospores is furfural and the germinating ascospores infect the scorched substrate. An invasive mycelium grows progressively upwards inside the juicy sugar cane and produces copious macroconidia externally through fire-induced openings formed in the plant tissue, or by the mechanical rupturing of the plant epidermal tissue by the mass of mycelium. The loose conidia are dispersed by wind and/or foraged by microfauna. It is suggested that the constant production of macroconidia, and their ready dispersal, serve a physiological role: to drain the substrate of minerals and soluble sugars, thereby creating nutritional conditions which stimulate sexual reproduction by the fungus. Sexual reproduction in the sugar-depleted cellulosic substrate occurs after macroconidiation has ceased totally and is favoured by the humid conditions prevailing during the monsoon rains. Profuse microconidiophores and protoperithecia are produced simultaneously in the pockets below the loosened epidermal tissue. Presumably protoperithecia are fertilized by microconidia which are possibly transmitted by nematodes active in the dead plant tissue. Mature perithecia release ascospores in situ which are passively liberated in the soil by the disintegration of the plant material and are, apparently, distributed by rain or irrigation water.

Études Structurales par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du Site Actif du Ribozyme VS de Neurospora.

Nous étudions le ribozyme VS de Neurospora, en tant que système modèle, pour augmenter nos connaissances sur la relation entre la structure et la fonction chez les ARNs, ainsi que pour mieux comprendre le mécanisme de clivage de ce ribozyme. Il a été proposé précédemment que la boucle interne A730 dans la tige-boucle VI (SLVI) contient le site actif du ribozyme et lie un ou plusieurs ions métalliques qui pourraient participer au mécanisme réactionnel. Nous avons déterminé par spectroscopie RMN la structure de la tige-boucle SLVI contenant la boucle A730 afin d’éclaircir ce mécanisme. La structure obtenue est en accord avec les études biochimiques antérieures et présente un ou plusieurs sites de liaison au magnésium associé à la boucle interne. Suite à des études de cinétique et de mutagenèse, il a été proposé qu’une adénine localisée dans le site actif, A756, participe à la catalyse par acide/base générale. Des études de pH effectuées précédemment ont identifié un pKa catalytique (5.2-5.8) qui correspond probablement à l’équilibre de protonation du A756. À l’aide de méthodes utilisant le carbone-13, nous avons identifié un pKa modifié appartenant au A756, ce qui supporte le rôle de ce résidu dans la catalyse par acide/base générale. Les études structurales présentées ici aident donc à augmenter notre compréhension du mécanisme de clivage chez le ribozyme VS.

Caractérisation structurale et thermodynamique de la reconnaissance du substrat par le ribozyme VS de Neurospora

Les interactions ARN/ARN de type kissing-loop sont des éléments de structure tertiaire qui jouent souvent des rôles clés chez les ARN, tant au niveau fonctionnel que structural. En effet, ce type d’interaction est crucial pour plusieurs processus dépendant des ARN, notamment pour l’initiation de la traduction, la reconnaissance des ARN antisens et la dimérisation de génome rétroviral. Les interactions kissing-loop sont également importantes pour le repliement des ARN, puisqu’elles permettent d’établir des contacts à longue distance entre différents ARN ou encore entre les domaines éloignés d’un même ARN. Ce type d’interaction stabilise aussi les structures complexes des ARN fonctionnels tels que les ARNt, les riborégulateurs et les ribozymes. Comme d’autres ARN fonctionnels, le ribozyme VS de Neurospora contient une interaction kissing-loop importante. Celle-ci est impliquée dans la reconnaissance du substrat et se forme entre la tige-boucle I (stem-loop I, SLI) du substrat et la tige-boucle V (stem-loop V, SLV) du domaine catalytique. Des études biochimiques ont démontré que l’interaction kissing-loop I/V, dépendante du magnésium, implique trois paires de bases Watson-Crick (W-C). De plus, cette interaction est associée à un réarrangement de la structure du substrat, le faisant passer d’une conformation inactive dite unshifted à une conformation active dite shifted. Les travaux présentés dans cette thèse consistent en une caractérisation structurale et thermodynamique de l’interaction kissing-loop I/V du ribozyme VS, laquelle est formée de fragments d’ARN représentant les tige-boucles I et V dérivées du ribozyme VS (SLI et SLV). Cette caractérisation a été réalisée principalement par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) et par titrage calorimétrique isotherme (isothermal titration calorimetry, ITC) en utilisant différents complexes SLI/SLV dans lesquels l’ARN SLV est commun à tous les complexes, alors que différentes variations de l’ARN SLI ont été utilisées, soit en conformation shiftable ou preshifted. Les données d’ITC ont permis de démontrer qu’en présence d’une concentration saturante de magnésium, l’affinité d’un substrat SLI preshifted pour SLV est extrêmement élevée, rendant cette interaction plus stable que ce qui est prédit pour un duplexe d’ARN équivalent. De plus, l’étude effectuée par ITC montre que des ARN SLI preshifted présentent une meilleure affinité pour SLV que des ARN SLI shiftable, ce qui a permis de calculer le coût énergétique associé au réarrangement de structure du substrat. En plus de confirmer la formation des trois paires de bases W-C prédites à la jonction I/V, les études de RMN ont permis d’obtenir une preuve structurale directe du réarrangement structural des substrats SLI shiftable en présence de magnésium et de l’ARN SLV. La structure RMN d’un complexe SLI/SLV de grande affinité démontre que les boucles terminales de SLI et SLV forment chacune un motif U-turn, ce qui facilite l’appariement W-C intermoléculaire. Plusieurs autres interactions ont été définies à l’interface I/V, notamment des triplets de bases, ainsi que des empilements de bases. Ces interactions contribuent d’ailleurs à la création d’une structure présentant un empilement continu, c’est-à-dire qui se propage du centre de l’interaction jusqu’aux bouts des tiges de SLI et SLV. Ces études de RMN permettent donc de mieux comprendre la stabilité exceptionnelle de l’interaction kissing-loop I/V au niveau structural et mènent à l’élaboration d’un modèle cinétique de l’activation du substrat par le ribozyme VS. En considérant l’ensemble des données d’ITC et de RMN, l’étonnante stabilité de l’interaction I/V s’explique probablement par une combinaison de facteurs, dont les motifs U-turn, la présence d’un nucléotide exclu de la boucle de SLV (U700), la liaison de cations magnésium et l’empilement de bases continu à la jonction I/V.

Études structurales par résonance magnétique nucléaire du ribozyme VS de Neurospora

Le ribozyme VS de Neurospora catalyse des réactions de clivage et de ligation d’un lien phosphodiester spécifique essentielles à son cycle de réplication. Il est formé de six régions hélicales (I à VI), qui se divisent en deux domaines, soit le substrat (SLI) et le domaine catalytique (tiges II à VI). Ce dernier comprend deux jonctions à trois voies qui permettent de reconnaître le substrat en tige-boucle de façon spécifique. Ce mode de reconnaissance unique pourrait être exploité pour cibler des ARN repliés pour diverses applications. Bien que le ribozyme VS ait été caractérisé biochimiquement de façon exhaustive, aucune structure à haute résolution du ribozyme complet n’a encore été publiée, ce qui limite la compréhension des mécanismes inhérents à son fonctionnement. Précédemment, une approche de divide-and-conquer a été initiée afin d’étudier la structure des sous-domaines importants du ribozyme VS par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire (RMN) mais doit être complétée. Dans le cadre de cette thèse, les structures de la boucle A730 et des jonctions III-IV-V et II-III-VI ont été déterminées par spectroscopie RMN hétéronucléaire. De plus, une approche de spectroscopie RMN a été développée pour la localisation des ions divalents, tandis que diverses approches de marquage isotopique ont été implémentées pour l’étude d’ARN de plus grandes tailles. Les structures RMN de la boucle A730 et des deux jonctions à trois voies révèlent que ces sous-domaines sont bien définis, qu’ils sont formés de plusieurs éléments structuraux récurrents (U-turn, S-turn, triplets de bases et empilement coaxial) et qu’ils contiennent plusieurs sites de liaison de métaux. En outre, un modèle du site actif du ribozyme VS a été construit sur la base des similarités identifiées entre les sites actifs des ribozymes VS et hairpin. Dans l’ensemble, ces études contribuent de façon significative à la compréhension de l’architecture globale du ribozyme VS. De plus, elles permettront de construire un modèle à haute résolution du ribozyme VS tout en favorisant de futures études d’ingénierie.

Anti-Helicobacter pylori activity and immunostimulatory effect of extracts from Byrsonima crassa Nied. (Malpighiaceae)

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Effect of Byrsonima crassa and Phenolic Constituents on Helicobacter pylori-Induced Neutrophils Oxidative Burst

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Mutagenic activity promoted by amentoflavone and methanolic extract of Byrsonima crassa Niedenzu

Byrsonima crassa is a plant pertaining to the Brazilian central savannah-like belt of vegetation and popularly used for the treatment of gastric dysfunctions and diarrhoea. The methanol extract contains catechin, tannins, terpenes and flavonoids; both mutagenic potential and antioxidant properties have been ascribed to flavonoids. The mutagenicity of some flavonoids is believed to be associated with the formation of reactive oxygen species and seems to depend on the number and position of hydroxyl groups. In the present study the mutagenic activity of the methanol, chloroform and 80% aqueous methanol extracts, as well as acetate and aqueous sub-fractions, of this medicinal plant were evaluated by Salmonella typhimurium assay, using strains 100, TA98, TA102 and TA97a, and in mouse reticulocytes. The results showed mutagenic activity of the methanolic extract in the TA98 strain without S9, but no mutagenicity to mouse cells in any of the extracts. The acetate fraction showed strong signs of mutagenicity without S9, suggesting that in this enriched fraction were concentrated the compounds that induced mutagenic activity. The aqueous fraction showed no mutagenic activity. The TLC and HSCCC analyses of the acetate fraction with some standard compounds permitted the isolation of the quercetin-3-O-beta-D-galactopyranoside, quercetin-3-O-alpha-L-arabinopyranoside, amentoflavone, methyl gallate and (+)-catechin, of which only the amentoflavone exhibited positive mutagenicity to TA98 (+S9, -S9). (c) 2006 Elsevier B.V.. All rights reserved.

Flavonoids and antiulcerogenic activity from Byrsonima crassa leaves extracts

Byrsonima crassa Niedenzu (IK) (Malpighiaceae) is used in Brazilian folk medicine for the treatment of diseases related mainly to gastric ulcers. In this study, we evaluated the potential antiulcerogenic effect of three different extracts obtained from the leaves of Byrsonima crassa namely hydromethanolic (80% MeOH), methanolic (MeOH) and chloroformic extracts (CHCl3). The oral administration (250, 500 and 1000 mg/kg) of all the extracts reduced the formation of lesions associated with HCl/ethanol administration in mice. The 80% MeOH extract significantly reduced the incidence of gastric lesions by 74, 78 and 92% at doses of 250,500 and 1000 mg/kg, respectively (P < 0.01). The MeOH extract reduced the ulceration by 93 and 99% only at the doses of 500 and 1000 mg/kg (P < 0.01). The lower gastroprotective action (69%) was observed when animals were treated with CHCl3 extract at the dose of 1000 mg/kg (P < 0.01). Phytochemical investigation of Byrsonima crassa afforded five known substances: quercetin-3-O-beta-D-galactopyranoside, quercetin-3-O-alpha-L-arabinopyranoside, the biflavonoid amentoflavone, (+)-catechin and (-)-epicatechin. The presence of these phenolic compounds may probably explain the antiulcerogenic effect of the extracts of Byrsonima crassa leaves. (C) 2004 Elsevier B.V.. All rights reserved.

Application of preparative high-speed counter-current chromatography for the separation of flavonoids from the leaves of Byrsonima crassa Niedenzu (IK)

The methanolic extract of the leaves of the medicinal plant Byrsonima crassa (Malpighiaceae) contain flavonoids with antioxidant activity. They were separated in a preparative scale using high-speed counter-current chromatography. The optimum solvent system used was composed of a mixture of ethyl acetate-n-propanol-water (140:8:80 (v/v/v)) and led to a successful separation between monoglucosilated flavonoids (quercetin-3-O-alpha-L-arabinoside, quercetin-3-O-beta-D-galactoside) and the biflavonoid amentoflavone in only 3.5 h. The purities of quercetin-3-O-alpha-L-arabinoside (95 mg), quercetin-3-O-beta-D-galactoside (16 mg) and the biflavonoid amentoflavone (114 mg) were all isolated at purity over 95%. Identification was performed by H-1 NMR, C-13 NMR and UV analyses. (C) 2004 Published by Elsevier B.V.

Triterpenes and antitubercular activity of Byrsonima crassa

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)