3D solutions in transmission electron (Cryo) -microscopy in biology

One of the main problems in transmission electron microscopy in thebiological field is the tri-dimensionality. This article explains the technicalprocedures and requirements to prepare biological specimens preserving themclosest to their native state to perform 3D reconstruction of the macromolecularcomplexes and cellular structures in their natural environment.

Estudi de noves estratègies encapsuladores d’antimalàrics i distribució de nanovectors polimèrics en Anopheles atroparvus

En aquest treball s’ha estudiat el comportament de compostos antimalàrics com els fàrmacs i els polímers en diferents situacions. Una de les barreres que ha estat identificada com a principal obstacle per a una millora de l’eficàcia dels compostos antimalàrics, és la limitació en la quantitat de fàrmac que pot ser encapsulada dins un liposoma, i que depèn de la seva solubilitat en medi aquós. Amb la inspiració de la descripció d’un nou tipus de nanocàpsules amb aplicacions oncològiques capaces d’encapsular grans quantitats de fàrmacs (protocells, Ashley et al., 2011). Els constructes formats per liposomes amb un nucli d’òxid de silici altament porós capaç de contenir el fàrmac, s’anomenen “protocells”, que en comparació als liposomes, tenen una major selectivitat i estabilitat, i permeten alliberar altes concentracions de droga directament al citosol de les cèl·lules cancerígenes. Aquest estudi es basa en la fabricació d’aquests nous nanovectors que continguin fàrmacs antimalàrics i té com a objectiu futur dirigir-los a eritròcits infectats per malària (pRBCs). Una altra part del treball és l’estudi de la distribució del polímer ISA-FITC en Anopheles atroparvus. Sabent que els polímers han estat utilitzats com a transportadors antimalàrics, es va pensar en l’opció d’eliminar el paràsit a dins del mateix mosquit, com una alternativa a tots el estudis realitzats fins ara centrats en les etapes d’infecció de l’hoste. Per aquest motiu es va idear l’experiment pensant en aquest polímer amb la intenció final de veure la seva localització en un mosquit Anopheles lliure del paràsit. OBJECTIUS: Determinació de la capacitat encapsuladora de tres tipus de nanopartícules, fabricades amb el mateix material però amb característiques de mida i càrrega diferents, incubant-les amb cinc fàrmacs antimalàrics. El blau de metilè, la primaquina, la cloroquina, la quinina i la curcumina, cadascun d’ells amb característiques de pH, solubilitat i estructura diferents. Alguns d’ells són fàrmacs que no s’han emprat en altres estudis degut a la seva toxicitat o elevada inespecificitat (la qual es pretén reduir un cop encapsulats en protocells). Construcció de “protocells” un cop determinada la millor nanopartícula encapsuladora i fàrmac candidat i determinació de la concentració de fàrmac que podien contenir, i el ritme d’alliberament d’aquest en PBS (simulant les condicions fisiològiques dels pRBCs). Estudi de la localització del polímer antimalàric ISA-FITC en l’anatomia del mosquit Anopheles Atroparvus. PROCEDIMENTS: Mètodes espectrofotomètrics Microscopia Cryo-electrònica de transmissió Microscopia confocal de fluorescència

Outer membrane vesicles from cold-adapted antarctic bacteria

Many Gram-negative, cold-adapted bacteria from the Antarctic environment produce large amounts of extracellular matter with potential biotechnological applications. Transmission electron microscopy (TEM) analysis after high-pressure freezing and freeze substitution (HPF-FS) showed that this extracellular matter is structurally complex, appearing around cells as a netlike mesh, and composed of an exopolymeric substance (EPS) containing large numbers of outer membrane vesicles (OMVs). Isolation, purification and protein profiling via 1D SDS-PAGE confirmed the outer membrane origin of these Antarctic bacteria OMVs. In an initial attempt to elucidate the role of OMVs in cold-adapted strains of Gram-negative bacteria, a proteomic analysis demonstrated that they were highly enriched in outer membrane proteins and periplasmic proteins associated with nutrient processing and transport, suggesting that the OMVs may be involved in nutrient sensing and bacterial survival. OMVs from Gram-negative bacteria are known to play a role in lateral DNA transfer, but the presence of DNA in these vesicles has remained difficult to explain. A structural study of Shewanella vesiculosa M7T using TEM and Cryo-TEM revealed that this Antarctic Gram-negative bacterium naturally releases conventional one-bilayer OMVs, together with a more complex type of OMV, previously undescribed, which on formation drags along inner membrane and cytoplasmic content and can therefore also entrap DNA.

Outer membrane vesicles from cold-adapted antarctic bacteria

Many Gram-negative, cold-adapted bacteria from the Antarctic environment produce large amounts of extracellular matter with potential biotechnological applications. Transmission electron microscopy (TEM) analysis after high-pressure freezing and freeze substitution (HPF-FS) showed that this extracellular matter is structurally complex, appearing around cells as a netlike mesh, and composed of an exopolymeric substance (EPS) containing large numbers of outer membrane vesicles (OMVs). Isolation, purification and protein profiling via 1D SDS-PAGE confirmed the outer membrane origin of these Antarctic bacteria OMVs. In an initial attempt to elucidate the role of OMVs in cold-adapted strains of Gram-negative bacteria, a proteomic analysis demonstrated that they were highly enriched in outer membrane proteins and periplasmic proteins associated with nutrient processing and transport, suggesting that the OMVs may be involved in nutrient sensing and bacterial survival. OMVs from Gram-negative bacteria are known to play a role in lateral DNA transfer, but the presence of DNA in these vesicles has remained difficult to explain. A structural study of Shewanella vesiculosa M7T using TEM and Cryo-TEM revealed that this Antarctic Gram-negative bacterium naturally releases conventional one-bilayer OMVs, together with a more complex type of OMV, previously undescribed, which on formation drags along inner membrane and cytoplasmic content and can therefore also entrap DNA.