Complete DNA sequence of Kuraishia capsulata illustrates novel genomic features among budding yeasts (Saccharomycotina)

The numerous yeast genome sequences presently available provide a rich source of information for functional as well as evolutionary genomics but unequally cover the large phylogenetic diversity of extant yeasts. We present here the complete sequence of the nuclear genome of the haploid-type strain of Kuraishia capsulata (CBS1993(T)), a nitrate-assimilating Saccharomycetales of uncertain taxonomy, isolated from tunnels of insect larvae underneath coniferous barks and characterized by its copious production of extracellular polysaccharides. The sequence is composed of seven scaffolds, one per chromosome, totaling 11.4 Mb and containing 6,029 protein-coding genes, ~13.5% of which being interrupted by introns. This GC-rich yeast genome (45.7%) appears phylogenetically related with the few other nitrate-assimilating yeasts sequenced so far, Ogataea polymorpha, O. parapolymorpha, and Dekkera bruxellensis, with which it shares a very reduced number of tRNA genes, a novel tRNA sparing strategy, and a common nitrate assimilation cluster, three specific features to this group of yeasts. Centromeres were recognized in GC-poor troughs of each scaffold. The strain bears MAT alpha genes at a single MAT locus and presents a significant degree of conservation with Saccharomyces cerevisiae genes, suggesting that it can perform sexual cycles in nature, although genes involved in meiosis were not all recognized. The complete absence of conservation of synteny between K. capsulata and any other yeast genome described so far, including the three other nitrate-assimilating species, validates the interest of this species for long-range evolutionary genomic studies among Saccharomycotina yeasts.

Ultra-Deep Pyrosequencing Detects Conserved Genomic Sites and Quantifies Linkage of Drug-Resistant Amino Acid Changes in the Hepatitis B Virus Genome

Selection of amino acid substitutions associated with resistance to nucleos(t)ide-analog (NA) therapy in the hepatitis B virus (HBV) reverse transcriptase (RT) and their combination in a single viral genome complicates treatment of chronic HBV infection and may affect the overlapping surface coding region. In this study, the variability of an overlapping polymerase-surface region, critical for NA resistance, is investigated before treatment and under antiviral therapy, with assessment of NA-resistant amino acid changes simultaneously occurring in the same genome (linkage analysis) and their influence on the surface coding region.

Uncovering the functional constraints underlying the genomic organisation of the Odorant-Binding Protein genes

Animal olfactory systems have a critical role for the survival and reproduction of individuals. In insects, the odorant-binding proteins (OBPs) are encoded by a moderately sized gene family, and mediate the first steps of the olfactory processing. Most OBPs are organized in clusters of a few paralogs, which are conserved over time. Currently, the biological mechanism explaining the close physical proximity among OBPs is not yet established. Here, we conducted a comprehensive study aiming to gain insights into the mechanisms underlying the OBP genomic organization. We found that the OBP clusters are embedded within large conserved arrangements. These organizations also include other non-OBP genes, which often encode proteins integral to plasma membrane. Moreover, the conservation degree of such large clusters is related to the following: 1) the promoter architecture of the confined genes, 2) a characteristic transcriptional environment, and 3) the chromatin conformation of the chromosomal region. Our results suggest that chromatin domains may restrict the location of OBP genes to regions having the appropriate transcriptional environment, leading to the OBP cluster structure. However, the appropriate transcriptional environment for OBP and the other neighbor genes is not dominated by reduced levels of expression noise. Indeed, the stochastic fluctuations in the OBP transcript abundance may have a critical role in the combinatorial nature of the olfactory coding process.

Study of tergal glands morphogenesis through an integrative analysis of genomic data

About 50% of living species are holometabolan insects. Therefore, unraveling the ori- gin of insect metamorphosis from the hemimetabolan (gradual metamorphosis) to the holometabolan (sudden metamorphosis at the end of the life cycle) mode is equivalent to explaining how all this biodiversity originated. One of the problems with studying the evolution from hemimetaboly to holometaboly is that most information is available only in holometabolan species. Within the hemimetabolan group, our model, the cock- roach Blattella germanica, is the most studied species. However, given that the study of adult morphogenesis at organismic level is still complex, we focused on the study of the tergal gland (TG) as a minimal model of metamorphosis. The TG is formed in tergites 7 and 8 (T7-8) in the last days of the last nymphal instar (nymph 6). The comparative study of four T7-T8 transcriptomes provided us with crucial keys of TG formation, but also essential information about the mechanisms and circuitry that allows the shift from nymphal to adult morphogenesis.

Genomic analysis of the blood attributed to Louis XVI (1754-1793), king of France.

A pyrographically decorated gourd, dated to the French Revolution period, has been alleged to contain a handkerchief dipped into the blood of the French king Louis XVI (1754-1793) after his beheading but recent analyses of living males from two Bourbon branches cast doubts on its authenticity. We sequenced the complete genome of the DNA contained in the gourd at low coverage (similar to 2.5x) with coding sequences enriched at a higher similar to 7.3x coverage. We found that the ancestry of the gourd's genome does not seem compatible with Louis XVI's known ancestry. From a functional perspective, we did not find an excess of alleles contributing to height despite being described as the tallest person in Court. In addition, the eye colour prediction supported brown eyes, while Louis XVI had blue eyes. This is the first draft genome generated from a person who lived in a recent historical period; however, our results suggest that this sample may not correspond to the alleged king.

Ralstonia solanacearum, a widespread bacterial plant pathogen in the post-genomic era

Ralstonia solanacearum is a soil-borne bacterium causing the widespread disease known as bacterial wilt. Ralstonia solanacearum is also the causal agent of Moko disease of banana and brown rot of potato. Since the last R. solanacearum pathogen profile was published 10 years ago, studies concerning this plant pathogen have taken a genomic and post-genomic direction. This was pioneered by the first sequenced and annotated genome for a major plant bacterial pathogen and followed by many more genomes in subsequent years. All molecular features studied now have a genomic flavour. In the future, this will help in connecting the classical field of pathology and diversity studies with the gene content of specific strains. In this review, we summarize the recent research on this bacterial pathogen, including strain classification, host range, pathogenicity determinants, regulation of virulence genes, type III effector repertoire, effector-triggered immunity, plant signalling in response to R. solanacearum, as well as a review of different new pathosystems.

Sistema de secreción de tipo III en Aeromonas mesòfilas

Aeromonas hydrophila és un bacil gram-negatiu, patogen oportunista d’animal i humans. La patogènesi d’A. Hydrophila és multifactorial. A fi d'identificar gens implicats en la virulència de la soca PPD134/91 d’A. hydrophila, vam realitzar experiments de substracció gènica, que van dur a la detecció de 22 fragments d’ADN que codificaven 19 potencials factors de virulencia, incloent un gen que codificava una proteïna de sistema de secreció de tipus III (T3SS). La importància creixent del T3SS en la patogènesi de diversos bacteris, ens va dur a identificar i analitzar l'agrupació gènica del T3SS de les soques AH-1 i AH-3 d’A. hydrophila. La inactivació dels gens de T3SS aopB i aopD d’A. hydrophila AH-1, i ascV d’A. hydrophila AH-3, comporta una disminució de la citotoxicitat, un increment de la fagocitosi, i una reducció de la virulència en diferents models animals. Aquests resultats demostren que el T3SS és necessari per a la patogenicitat. També vam clonar i seqüenciar una ADP-ribosiltransferasa (AexT) a la soca AH-3 d’A. hydrophila, i vam demostrar que aquesta toxina és translocada via el T3SS, sistema que al seu torn sembla ser induïble in vitro en condicions de depleció de calci. El mutant en el gen aexT de la soca AH-3 d’A. hydrophila va mostrar una lleugera reducció de la virulència, assajada amb diferents mètodes. Mitjançant l'ús de diferents sondes d’ADN, vam determinar la presència del T3SS en soques tant clíniques com ambientals de diferents espècies del gènere Aeromonas: A. hydrophila, A. veronii, i A. caviae, i la codistribució d'aquesta agrupació gènica i el gen aexT. Finalment, amb la finalitat d'estudiar la regulació transcripcional de l'agrupació gènica de T3SS i de l’efector AexT A. hydrophila AH-3, vam aïllar els promotors predits per l’operó aopN-aopD i el gen aexT, i els vam fusionar amb el gen reporter gfp (Green Fluorescence Protein). A més, vam demostrar que l'expressió d'ambdós promotors depèn de diferents components bacterians, com per exemple el sistema de dos components PhoP/PhoQ, el sistema de quorum sensing AhyI/AhyR, o el complex piruvat deshidrogenasa.

Caracterització estructural i funcional del gen de la miogenia en l’orada (Sparus aurata )

Report for the scientific sojourn at the University of Maryland Biotechnology Institute from February to August 2007. Myogenesis of skeletal muscles in vertebrates is controlled by extracellular signalling molecules together with intracellular transcription factors. Among the transcriptional factors, the members of the myogenic regulatory family play important roles regulating skeletal muscle development and growth. To characterize the gene structure and expression of fish myogenin, we have isolated the myogenin genomic gene and cDNA from gilthead seabream (Sparus aurata) and analyzed the genomic structure, pattern of expression and the regulation of musclespecific expression. Sequence analysis revealed that the seabream myogenin shares a similar gene structure with other fish myogenins, with three exons, two introns and the highly conserved bHLH domain. Expression studies demonstrated that myogenin is expressed in both slow and fast muscles as well as in muscle cells in primary culture. In situ hybridization showed that myogenin was specifically expressed in developing somites of seabream embryos. Promoter activity analysis demonstrated that the myogenin promoter could drive green fluorescence protein expression in muscle cells of zebrafish embryos, as well as in myofibers of adult zebrafish and juvenile seabream.

Bioinformática: consultas cruzadas a bases de datos biomédicas remotas

En la presente memoria se detallan con exactitud los pasos y procesos realizados para construir una aplicación que posibilite el cruce de datos genéticos a partir de información contenida en bases de datos remotas. Desarrolla un estudio en profundidad del contenido y estructura de las bases de datos remotas del NCBI y del KEGG, documentando una minería de datos con el objetivo de extraer de ellas la información necesaria para desarrollar la aplicación de cruce de datos genéticos. Finalmente se establecen los programas, scripts y entornos gráficos que han sido implementados para la construcción y posterior puesta en marcha de la aplicación que proporciona la funcionalidad de cruce de la que es objeto este proyecto fin de carrera.

Selección de péptidos sintéticos del Virus de la Hepatitis G (GBV-C/HGV) inhibidores del Péptido de Fusión HIV-I

El GB virus C (GBV-C) o virus de l'hepatitis G (HGV) es un virus format per una única cadena de RNA que pertany a la familia Flaviviridae. En els últims anys, s'han publicat nombrosos treballs en els quals s'associa la coinfecció del GBV-C i del virus de la immunodeficiència humana (VIH) amb una menor progressió de l'esmentada malaltia així com amb una major supervivència dels pacients una vegada que la SIDA s'ha desenvolupat. El mecanisme pel qual el virus GBV-C/HGV exerceix un “efecte protector” en els pacients amb VIH encara no està descrit. L’estudi de la interacció entre els virus GBVC/HGV i VIH podria donar lloc al desenvolupament de nous agents terapèutics per al tractament de la SIDA.Treballs recents mostren com la capacitat inhibitòria del virus del GBV-C/HGV és deguda a la seva glicoproteina estructural E2. S’ha vist que aquesta proteina seria capaç d’inhibir la primera fase de replicació de VIH, així com la unió i la fusió amb les membranes cel•lulars. Sobre la base d’aquests estudis, l’objectiu d’aquest treball ha estat seleccionar inhibidors del pèptid de fusió del VIH utilitzant pèptids sintètics de la proteina E2 del GBV-C/HGV. El treball realitzat ha consistit en estudiar, utilitzant assajos biofísics de leakage i de lipid mixing, la capacitat dels pèptids de la proteina estructural del virus del GBV-C/HGV per inhibir la interacció i el procés de desestabilització de membranes induïdes pel pèptid de fusió de la glicoproteina de l’embolcall, GP41, del VIH. Aquests assajos, com es descriu en treballs anteriors, han resultat útils per a la selecció i la identificació de compostos amb activitat específica anti-GP41. Es pot afirmar que efectivament els pèptids seleccionats de la proteina E2 del virus del GBV-C/HGV inhibeixen l’activitat del pèptid de fusió del VIH probablement com a consequència d’un canvi conformacional en aquest darrer.

L'aprenentatge basat en problemes en models híbrids de docència-aprenentatge

La Facultat de Ciències de la Salut i de la Vida ha utilitzat des de 2004 la metodologia d'aprenentatge basat en problemes (en endavant ABP) com a mètode docent en els seus estudis de Biologia. En aquest període hem après algunes de les claus de l'aplicació del mètode en els nostres estudis. En primer lloc, cal disposar d'elements formatius que afavoreixin la formació dels tutors que participin en el projecte. Per assolir aquest objectiu hem dissenyat un portal on els nostres professors poden disposar de materials útils per a la seva activitat, així com de documents que permetin entendre millor el que suposa l'ABP. En segon lloc, el projecte tenia l'objectiu de dissenyar i avaluar activitats que permetessin integrar les pràctiques de laboratori en la lògica de la resolució de problemes pròpia de l'ABP. En aquest sentit vam dissenyar dues activitats en el tercer curs de la llicenciatura que anomenaren aprenentatge basat en el laboratori (ABL). Per aquest motiu es van dissenyar problemes que tinguessin una primera part de resolució a l'aula en grup de tutoria i una segona que obligués els estudiants a realitzar experiments de laboratori dirigits a entendre i resoldre les qüestions plantejades al grup de tutoria. L'ABL-1 fou un projecte de biologia cel·lular i destinat a aprofundir en els mecanismes implicats en els fenòmens de diferenciació dels miòcits. L'ABL-2 era un projecte conjunt dels professors de Fisiologia vegetal, Bioestadística i Microbiologia. En aquest cas es desitjava que els estudiants plantegessin la resolució a un problema que suposava la manipulació genètica de cèl·lules vegetals per fer possible que produïssin una substància específica, l'escopolamina. Finalment els estudiants havien d'escriure un article original com a projecte final de cada ABL. Els resultats dels dos anys d'experimentació han esta altament satisfactoris, d'acord amb les enquestes completades per alumnes i professors.