Evidence of bacteriophage-mediated horizontal transfer of bacterial 16S rRNA genes in the viral metagenome of the marine sponge Hymeniacidon perlevis

Marine sponges have never been directly examined with respect to the presence of viruses or their potential involvement in horizontal gene transfer. Here we demonstrate for the first time, the presence of viruses in the marine sponge Hymeniacidon perlevis. Moreover, bacterial 16s rDNA was detected in DNA isolated from these viruses, indicating that phage-derived transduction appears to occur in H. perlevis. Phylogenetic analysis revealed that bacterial 16s rDNA isolated from sponge-derived viral and total DNA differed significantly, indicating that not all species are equally involved in transduction.

Chemical variability within the marine sponge Aplysina fulva

Dibromotyrosine-derived metabolites are of common occurrence within marine sponges belonging to the order Verongida. However, previous chemical analysis of crude extracts obtained from samples of the verongid sponge Aplysina fulva collected in Brazil did not provide any dibromotyrosine-derived compounds. In this investigation, five samples of A. fulva from five different locations along the Brazilian coastline and one sample from a temperate reef in the South Atlantic Bight (SAB) (Georgia, USA) were investigated for the presence of bromotyrosine-derived compounds. All six samples collected yielded dibromotyrosine-derived compounds, including a new derivative, named aplysinafulvin, which has been identified by. analysis of spectroscopic data. These results confirm previous assumptions that dibromotyrosine-derived metabolites can be considered as chemotaxonomic markers of verongid sponges. The isolation of aplysinafulvin provides additional support for a biogenetic pathway involving an arene oxide intermediate in the biosynthesis of Verongida metabolites. It cannot yet be established if the chemical variability observed among the six samples of A.fulva collected in Brazil and the SAB is the result of different environmental factors, distinct chemical extraction and isolation protocols, or a consequence of hidden genetic diversity within the postulated morphological plasticity of this species. (C) 2007 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Isolation of Brazilian marine fungi capable of growing on DDD pesticide

The fungi Aspergillus sydowii Ce15, Aspergillus sydowii Ce19, Aspergillus sydowii Gc12, Bionectria sp. Ce5, Penicillium miczynskii Gc5, Penicillium raistrickii Ce16 and Trichoderma sp. Gc1, isolated from marine sponges Geodia corticostylifera and Chelonaplysylla erecta, were evaluated for their ability to grow in the presence of DDD pesticide. Increasing concentrations of DDD pesticide, i.e., 5.0 mg (1.56 x 10(-12) mmol), 10.0 mg (3.12 x 10(-2) mmol) and 15.0 mg (4.68 x 10(-2) mmol) in solid and liquid culture media were tested. The fungi Trichoderma sp. Gc1 and Penicillium miczynskii Gc5 were able to grow in the presence of up to 15.0 mg of DDD, suggesting their potential for biodegradation. A 100% degradation of DDD was attained in liquid culture medium when Trichoderma sp. Gc1 was previously cultivated for 5 days and supplemented with 5.0 mg of DDD in the presence of hydrogen peroxide. However, the quantitative analysis showed that DDD was accumulated on mycelium and biodegradation level reached a maximum value of 58% after 14 days.

Microbial diversity associated with algae, ascidians and sponges from the north coast of Sao Paulo state, Brazil

Little is known about the microbial diversity associated with marine macroorganisms, despite the vital role microorganisms may play in marine ecosystems. The aim of the present study was to investigate the diversity of bacteria and fungi isolated from eight marine invertebrate and one algae samples. Data derived from ARDRA and sequencing analyses allowed the identification of marine-derived microorganisms isolated from those samples. Microbial strains identified up to the genus level revealed 144 distinct ribotypes out of 256 fungal strains and 158 distinct ribotypes out of 181 bacterial strains. Filamentous fungi were distributed among 24 different genera belonging to Ascomycota, Zygomycota and Basidiomycota, some of which had never been reported in the literature as marine invertebrate-inhabiting fungi (Pestalotiopsis, Xylaria, Botrysphaeria and Cunnninghamella). Bacterial isolates were affiliated to 41 different genera, being Bacillus, Ruegeria, Micrococcus, Pseudovibrio and Staphylococcus the most abundant ones. Results revealed an unexpected high microbial diversity associated to the macroorganisms which have been collected and suggested the selection of certain microbial taxonomic groups according to the host. The combined data gathered from this investigation contribute to broaden the knowledge of microbial diversity associated to marine macroorganisms, including as a promising source for the discovery of new natural products. (C) 2009 Elsevier GmbH. All rights reserved.

11-Oxoaerothionin isolated from the marine sponge Aplysina fistularis shows anti-inflammatory activity in LPS-stimulated macrophages

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

The Production of Ligninolytic Enzymes by Marine-Derived Basidiomycetes and Their Biotechnological Potential in the Biodegradation of Recalcitrant Pollutants and the Treatment of Textile Effluents

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

Molecular diversity of fungal and bacterial communities in the marine sponge Dragmacidon reticulatum

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

Marine Fungi Aspergillus sydowii and Trichoderma sp Catalyze the Hydrolysis of Benzyl Glycidyl Ether

Whole cells of the marine fungi Aspergillus sydowii Gc12, Penicillium raistrickii Ce16, P. miczynskii Gc5, and Trichoderma sp. Gc1, isolated from marine sponges of the South Atlantic Ocean (Brazil), have been screened for the enzymatic resolution of (+/-)-2-(benzyloxymethyl)oxirane (benzyl glycidyl ether; 1). Whole cells of A. sydowii Gc12 catalyzed the enzymatic hydrolysis of (R,S)-1 to yield (R)-1 with an enantiomeric excess (ee) of 24-46% and 3-(benzyloxy)propane-1,2-diol (2) with ee values < 10%. In contrast, whole cells of Trichoderma sp. Gc1 afforded (S)-1 with ee values up to 60% and yields up to 39%, together with (R)-2 in 25% yield and an ee of 32%. This is the first published example of the hydrolysis of 1 by whole cells of marine fungi isolated from the South Atlantic Ocean. The hydrolases from the two studied fungi exhibited complementary regioselectivity in opening the epoxide ring of racemic 1, with those of A. sydowii Gc12 showing an (S) preference and those of Trichoderma sp. Gc1 presenting an (R) preference for the substrate.

11-Oxoaerothionin isolated from the marine sponge Aplysina fistularis shows anti-inflammatory activity in LPS-stimulated macrophages

Marine sponges of the order Verongida are a rich source of biologically active bromotyrosine-derived secondary metabolites. However, none of these compounds are known to display anti-inflammatory activity. In the present investigation, we report the anti-inflammatory effects of 11-oxoaerothionin isolated from the Verongida sponge Aplysina fistularis. When RAW264.7 cells and primary macrophages were preincubated with 11-oxoaerothionin and stimulated with LPS (lipopolysaccharide), a concentration-dependent inhibition of iNOS (inducible nitric oxide synthase) protein and NO2- (Nitrite) production were observed. The same effect was observed when proinflammatory cytokines and PGE(2) (Prostaglandin E2) production was evaluated. In summary, we demonstrated that in the presence of LPS, 11-oxoaerothionin suppresses NO2 and iNOS expression as well as inflammatory cytokines and PGE(2).

Biosynthetic pathways to dichloroimines; precursor incorporation studies on terpene metabolites in the tropical marine sponge Stylotella aurantium

The biosynthetic origin of the dichloroimine functional group in the marine sponge terpene metabolites stylotellanes A ( 3) and B ( 4) was probed by the use of [C-14]-labelled precursor experiments. Incubation of the sponge Stylotella aurantium with [C-14]-labelled cyanide or thiocyanate resulted in radioactive terpenes in which the radiolabel was shown by hydrolytic chemical degradation to be associated specifically with the dichloroimine carbons. Additionally, label from both precursors was incorporated into farnesyl isothiocyanate ( 2). A time course experiment with [ 14C]cyanide revealed that the specific activity for farnesyl isothiocyanate decreases over time, but increases for stylotellane B ( 4), consistent with the rapid formation of farnesyl isothiocyanate ( 2) from inorganic precursors followed by a slower conversion to stylotellane B ( 4). The advanced precursors farnesyl isothiocyanate ( 2) and farnesyl isocyanide ( 5) were supplied to S. aurantium, and shown to be incorporated efficiently into stylotellane A ( 3) and B ( 4). Feeding of [C-14]-farnesyl isothiocyanate ( 2) resulted in a higher incorporation of label than with [C-14]-farnesyl isocyanide ( 5). Farnesyl isocyanide was incorporated into farnesyl isothiocyanate in agreement with labelling studies in other marine sponges. Both farnesyl isocyanide and isothiocyanate were further incorporated into axinyssamide A ( 11) as well as the cyclized dichloroimines (12)-(14), ( 16) that represent more advanced biosynthetic products of this pathway. These results identify the likely biosynthetic pathway leading to the major metabolites of S. aurantium.

Archaea appear to dominate the microbiome of Inflatella pellicula deep sea sponges

Microbes associated with marine sponges play significant roles in host physiology. Remarkable levels of microbial diversity have been observed in sponges worldwide through both culture-dependent and culture-independent studies. Most studies have focused on the structure of the bacterial communities in sponges and have involved sponges sampled from shallow waters. Here, we used pyrosequencing of 16S rRNA genes to compare the bacterial and archaeal communities associated with two individuals of the marine sponge Inflatella pellicula from the deep-sea, sampled from a depth of 2,900 m, a depth which far exceeds any previous sequence-based report of sponge-associated microbial communities. Sponge-microbial communities were also compared to the microbial community in the surrounding seawater. Sponge-associated microbial communities were dominated by archaeal sequencing reads with a single archaeal OTU, comprising similar to ∼60% and similar to ∼72% of sequences, being observed from Inflatella pellicula. Archaeal sequencing reads were less abundant in seawater (similar to ∼11% of sequences). Sponge-associated microbial communities were less diverse and less even than any other sponge-microbial community investigated to date with just 210 and 273 OTUs (97% sequence identity) identified in sponges, with 4 and 6 dominant OTUs comprising similar to ∼88% and similar to ∼89% of sequences, respectively. Members of the candidate phyla, SAR406, NC10 and ZB3 are reported here from sponges for the first time, increasing the number of bacterial phyla or candidate divisions associated with sponges to 43. A minor cohort from both sponge samples (similar to ∼0.2% and similar to ∼0.3% of sequences) were not classified to phylum level. A single OTU, common to both sponge individuals, dominates these unclassified reads and shares sequence homology with a sponge associated clone which itself has no known close relative and may represent a novel taxon.

Poluentes marinhos como fatores de estresse em esponjas e mexilhões

A biota marinha está exposta a uma elevada quantidade de substâncias tóxicas que podem causar graves problemas ao ambiente. As esponjas (Porifera) e os mexilhões (Mollusca) por serem sésseis e filtradores são utilizados como bioindicadores de poluição. A experimentação com aquários permite a realização de ensaios controlados, acompanhamento da resposta a diversos poluentes, concentrações e tempo de exposição. Os objetivos deste estudo foram: I). avaliar a imunocompetência através da expressão de proteínas do sistema imune Fator Inflamatório de Enxerto AIF -1 e pP38 por teste de ELISA (do inglês, Enzyme Linked Immuno Sorbent Assay) em esponjas expostas a poluentes, II) acompanhar a expressão das proteínas AIF-1 e pP38 nas cinco espécies de esponjas marinhas: Aplysina fulva (Pallas, 1766), Chondrilla aff. nucula Schimidt, 1862, Dysidea robusta Vilanova e Muricy 2001, Polymastia janeirensis (Boury-Esnault, 1973) e Hymeniacidon heliophila (Parker, 1910) após exposição a lipopolisacarídeo (LPS) de E. Coli III) avaliar a expressão das proteínas AIF-1 e pP38 nas espécies C. aff. nucula e P. janeirensis após exposição a dodecil sulfato de sódio (SDS) IV) avaliar a mortalidade de mexilhões quando expostos ao dispersante Triton X-100 e esgoto doméstico in natura. Os resultados indicam que as esponjas A. fulva, C. aff. nucula, D. robusta e P. janeirensis expostas a 20 μg/mL de LPS por 30 minutos, uma, três, 24 e 48 horas apresentaram aumento de expressão da proteína AIF-1 em relação ao controle, com diferentes tempos de resposta para cada espécie. A esponja H. heliophila exposta a 30 μg/mL de LPS apresentou diferença significativa na expressão de AIF-1 em relação ao controle na exposição por 30 min, uma, quatro, 24 e 48 horas. Contudo, não houve diferença significativa na expressão de outra proteína, a quinase pP38, nesses ensaios. As esponjas C. aff. nucula e P. janeirensis foram expostas a 0,25 mg/L de dodecil sulfato de sódio (SDS) por 24 e 48 horas. C. aff. nucula apresentou aumento da expressão de AIF -1 quando comparada ao controle em 24 e 48 horas, mas para P. janeirensis não houve diferença significativa. Os mexilhões Perna perna foram expostos a poluentes de duas maneiras a detergente Triton X-100 0,10 g/L por três, seis, 12 e 18 horas que induziu diferença significativa na mortalidade em seis, 12 e 18 horas em comparação com o controle e a a esgoto doméstico in natura diluído na proporção de 1:50 não houve mortalidade no tratamento ou no controle. A variação da expressão da proteína AIF-1 observada nas cinco espécies de esponjas marinhas confirma a utilização dessa proteína como eficiente biomarcador de estresse. Os mexilhões foram bons bioindicadores da poluição por detergente.

Comportamento alimentar de nudibrânquios no litoral do Rio de Janeiro (Gastropoda, Nudibranchia, Doridacea)

Os nudibrânquios gastrópodes são carnívoros e muitas espécies têm dietas especializadas, consumindo uma única ou poucas espécies de esponjas marinhas. No Brasil não existe, até o momento, nenhum estudo específico sobre a ecologia das espécies de nudibrânquios abordando qualquer interação com outros grupos de animais marinhos. Também não existem estudos sobre ensaios biológicos que avaliem o comportamento alimentar e a mediação química existente entre os nudibrânquios e suas presas. Os objetivos deste trabalho foram: a) registrar in situ a predação de nudibrânquios doridáceos sobre esponjas marinhas no litoral do Estado do Rio de Janeiro, identificar as espécies envolvidas, e comparar com os padrões de alimentação observados em outras regiões do mundo e b) avaliar o comportamento de quimiotaxia positiva de nudibrânquios em relação às suas presas. Observações sobre a dieta dos nudibrânquios foram realizadas através de mergulhos livres ou autônomos e o comportamento destes em relação às esponjas foi registrado. Um total de 139 observações foram realizadas em 15 espécies de nudibrânquios doridáceos: Felimida binza; Felimida paulomarcioi; Felimare lajensis; Tyrinna evelinae; Cadlina rumia; Diaulula greeleyi; Discodoris evelinae; Geitodoris pusae; Jorunna spazzola; Jorunna spongiosa; Rostanga byga; Taringa telopia; Doris kyolis; Dendrodoris krebsii e Tayuva hummelincki. A predação foi confirmada em 89 (64%) das 139 observações e em 12 (80%) das 15 espécies de nudibrânquios. A principal interação ecológica existente entre os nudibrânquios e as esponjas no Estado do Rio de Janeiro é a de consumo (predação). Em laboratório, o comportamento alimentar das espécies Cadlina rumia e Tyrinna evelinae foi avaliado em ensaios de preferência com dupla escolha oferecendo esponjas frescas. Experimentos de oferta de esponjas vivas, pó de esponjas liofilizadas e extratos brutos orgânicos das esponjas foram utilizados para investigar se a percepção dos moluscos às suas presas é modulada por sinais químicos. O nudibrânquio Cadlina rumia não consumiu nenhuma das esponjas oferecidas, mas detectou o sinal químico das esponjas vivas, e não detectou o sinal químico da esponja Dysidea etheria, liofilizada em pó, incorporada em alimentos artificiais. Tyrinna evelinae detectou o sinal químico da esponja D. etheria oferecida de duas maneiras diferentes: viva e liofilizada em pó. Foi confirmada em laboratório, a predação in situ da esponja D. etheria pelo nudibrânquio T. evelinae, constituindo o primeiro registro de predação observado in situ e in vitro para o gênero Tyrinna. De uma maneira geral, os resultados das observações de campo corroboram os padrões de alimentação observados em outras regiões do mundo e as esponjas da Classe Demospongiae são recursos fundamentais para a dieta dos nudibrânquios doridáceos no Rio de Janeiro. A sinalização química e a taxia positiva foi evidente para o nudibrânquio que possui dieta mais especializada, Tyrinna evelinae, e não para aquele que se alimenta de várias esponjas, Cadlina rumia.

Biodiversidade e dinâmica estrutural de assembleias de esponjas marinhas (Filo Porifera) da Ilha Grande e cercanias, Rio de Janeiro, Brasil

Estudos de comunidades de esponjas marinhas são escassos no Brasil, sendo este trabalho pioneiro nessa abordagem para a Ilha Grande - RJ, um local de alta diversidade biológica. A estrutura das assembleias de esponjas marinhas e da comunidade bentônica marinha séssil foi avaliada, a partir de índices descritores de diversidade, em seis pontos da Ilha Grande e ilhas próximas, sendo três do lado continental e três do lado oceânico. As assembleias foram comparadas entre os diferentes lado e profundidade, através da contagem do número de indivíduos e área de cobertura por foto-quadrados. Paralelamente, as esponjas foram coletadas, fixadas e posteriormente identificadas através de metodologia e literatura especializada. Foi encontrado um total de 5.457 indivíduos, representando as Classes Demospongiae e Calcarea, distribuídos em 41 espécies e nove morfotipos, indicando maior diversidade para Lagoa Azul e menor para Parnaióca, sendo o local com maior riqueza a Ilha do Abraão. Dentre as espécies identificadas, quatro dominaram mais de 50% do total e 26 não alcançaram nem 5% da abundância absoluta. Análises de variância por GLM só evidenciaram diferença significativa para profundidade com substratos diferentes (F= 2,79; p<0,04), enquanto o fator lado (F= 2,23; p>0,16) e a interação entre os fatores (F= 1,17; p>0,38) não tiveram diferença estatística. As análises multivariadas de ordenação Cluster e MDS indicaram a formação de quatro assembleias de esponjas: 1) quatro locais com substrato não consolidado; 2) Lagoa Azul com substrato não consolidado; 3) locais oceânicos de substrato rochoso; e 4) locais continentais de substrato consolidado. Já para a comunidade geral, 49 espécies foram encontradas, sendo o Filo Porifera o de maior representatividade específica, apesar das macroalgas terem formado o grupo mais abundante. A comunidade bentônica foi dominada por quatro espécies, que juntas alcançaram média de 50% da cobertura bentônica: alga calcária incrustante, algas formadoras de tapete de turf, a esponja Iotrochota arenosa e o zoantídeo Palythoacaribaeorum. Estatisticamente, o lado continental se mostrou diferente do oceânico, o qual possui maior riqueza, diversidade e uniformidade de espécies, muito provavelmente pelo menor número de espécies dominantes e aliado a isso maior heterogeneidade de habitats, o que promove o aumento da diversidade. Quinze novas espécies estão sendo registradas para a Baía da Ilha Grande, sendo três novas espécies, as quais estão sendo descritas por especialistas, e 12 são novos registros de espécies ou gêneros para a região, evidenciando que a diversidade de esponjas marinhas na BIG é alta e ainda pouco conhecida e que a formação de assembleias pode ser devida a singularidade de cada local, implicando na necessidade de conservação dos costões rochosos da Ilha Grande e cercanias, a qual pode ser manejada através da realização de rápidos levantamentos sobre a riqueza e o número de indivíduos da espécie na região

Toxicity test: Sponge toxin on tilapia fry

The research was conducted to determine the toxicity of extracts from five Philippine species of marine sponges on tilapia Oreochromis niloticus fry. It was found out that the most potent was the methanol extract of Dysidea herbacea, it kills with the least toxin and at the shortest time.