Generalist hydrocarbon-degrading bacterial communities in the oil-polluted water column of the North Sea.

The aim of this work was to determine the effect of light crude oil on bacterial communities during an experimental oil spill in the North Sea and in mesocosms (simulating a heavy, enclosed oil spill), and to isolate and characterize hydrocarbon-degrading bacteria from the water column. No oil-induced changes in bacterial community (3 m below the sea surface) were observed 32 h after the experimental spill at sea. In contrast, there was a decrease in the dominant SAR11 phylotype and an increase in Pseudoalteromonas spp. in the oiled mesocosms (investigated by 16S rRNA gene analysis using denaturing gradient gel electrophoresis), as a consequence of the longer incubation, closer proximity of the samples to oil, and the lack of replenishment with seawater. A total of 216 strains were isolated from hydrocarbon enrichment cultures, predominantly belonging to the genus Pseudoaltero monas; most strains grew on PAHs, branched and straight-chain alkanes, as well as many other carbon sources. No obligate hydrocarbonoclastic bacteria were isolated or detected, highlighting the potential importance of cosmopolitan marine generalists like Pseudoalteromonas spp. in degrading hydrocarbons in the water column beneath an oil slick, and revealing the susceptibility to oil pollution of SAR11, the most abundant bacterial clade in the surface ocean.

Bacterial community structure of a pesticide-contaminated site and assessment of changes induced in community structure during bioremediation.

The introduction of culture-independent molecular screening techniques, especially based on 16S rRNA gene sequences, has allowed microbiologists to examine a facet of microbial diversity not necessarily reflected by the results of culturing studies. The bacterial community structure was studied for a pesticide-contaminated site that was subsequently remediated using an efficient degradative strain Arthrobacter protophormiae RKJ100. The efficiency of the bioremediation process was assessed by monitoring the depletion of the pollutant, and the effect of addition of an exogenous strain on the existing soil community structure was determined using molecular techniques. The 16S rRNA gene pool amplified from the soil metagenome was cloned and restriction fragment length polymorphism studies revealed 46 different phylotypes on the basis of similar banding patterns. Sequencing of representative clones of each phylotype showed that the community structure of the pesticide-contaminated soil was mainly constituted by Proteobacteria and Actinomycetes. Terminal restriction fragment length polymorphism analysis showed only nonsignificant changes in community structure during the process of bioremediation. Immobilized cells of strain RKJ100 enhanced pollutant degradation but seemed to have no detectable effects on the existing bacterial community structure.

Anatomy of contaminated aquifers of an industrial site: insights from the stable isotope compositions of waters and dissolved inorganic carbon

The hydrogen and oxygen isotopes of water and the carbon isotope composition of dissolved inorganic carbon (DIC) from different aquifers at an industrial site, highly contaminated by organic pollutants representing residues of the former gas production, have been used as natural tracers to characterize the hydrologic system. On the basis of their stable isotope compositions as well as the seasonal variations, different groups of waters (precipitation, surface waters, groundwaters and mineral waters) as well as seasonably variable processes of mixing between these waters can clearly be distinguished. In addition, reservoir effects and infiltration rates can be estimated. In the northern part of the site an influence of uprising mineral waters within the Quaternary aquifers, presumably along a fault zone, can be recognized. Marginal infiltration from the Neckar River in the cast and surface water infiltration adjacent to a steep hill on the western edge of the site with an infiltration rate of about one month can also be resolved through the seasonal variation. Quaternary aquifers closer to the centre of the site show no seasonal variations, except for one borehole close to a former mill channel and another borehole adjacent to a rain water channel. Distinct carbon isotope compositions and concentrations of DIC for these different groups of waters reflect variable influence of different components of the natural carbon cycle: dissolution of marine carbonates in the mineral waters, biogenic, soil-derived CO2 in ground- and surface waters, as well as additional influence of atmospheric CO2 for the surface waters. Many Quaternary aquifer waters have, however, distinctly lower delta(13)C(DIC) values and higher DIC concentrations compared to those expected for natural waters. Given the location of contaminated groundwaters at this site but also in the industrially well-developed valley outside of this site, the most likely source for the low C-13(DIC) values is a biodegradation of anthropogenic organic substances, in particular the tar oils at the site.

Pharmacokinetic drug interaction potential of risperidone with cytochrome p450 isozymes as assessed by the dextromethorphan, the caffeine, and the mephenytoin test.

Two published case reports showed that addition of risperidone (1 and 2 mg/d) to a clozapine treatment resulted in a strong increase of clozapine plasma levels. As clozapine is metabolized by cytochrome P450 isozymes, a study was initiated to assess the in vivo interaction potential of risperidone on various cytochrome P450 isozymes. Eight patients were phenotyped with dextromethorphan (CYP2D6), mephenytoin (CYP2C19), and caffeine (CYP1A2) before and after the introduction of risperidone. Before risperidone, all eight patients were phenotyped as being extensive metabolizers of CYP2D6 and CYP2C19. Risperidone at dosages between 2 and 6 mg/d does not appear to significantly inhibit CYP1A2 and CYP2C19 in vivo (median plasma paraxanthine/caffeine ratios before and after risperidone: 0.65, 0.69; p = 0.89; median urinary (S)/(R) mephenytoin ratios before and after risperidone:0.11, 0.12; p = 0.75). Although dextromethorphan metabolic ratio is significantly increased by risperidone (median urinary dextromethorphan/dextrorphan ratios before and after risperidone: 0.010, 0.018; p = 0.042), risperidone can be considered a weak in vivo CYP2D6 inhibitor, as this increase is modest and none of the eight patients was changed from an extensive to a poor metabolizer. The reported increase of clozapine concentrations by risperidone can therefore not be explained by an inhibition of CYP1A2, CYP2D6, CYP2C19 or by any combination of the three.

Mutation analysis of the different tfd genes for degradation of chloroaromatic compounds in Ralstonia eutropha JMP134.

Ralstonia eutropha JMP134 possesses two sets of similar genes for degradation of chloroaromatic compounds, tfdCDEFB (in short: tfdI cluster) and tfdDII CII EII FII BII (tfdII cluster). The significance of two sets of tfd genes for the organism has long been elusive. Here, each of the tfd genes in the two clusters on the original plasmid pJP4 was replaced by double recombination with a gene fragment in which a kanamycin resistance gene was inserted into the respective tfd gene's reading frame. The insertion mutants were all tested for growth on 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D), 2-methyl-4-chlorophenoxyacetic acid (MCPA), and 3-chlorobenzoate (3-CBA). None of the tfdDII CII EII FII BII genes appeared to be essential for growth on 2,4-D or on 3-CBA. Mutations in tfdC, tfdD and tfdF also did not abolish but only retarded growth on 2,4-D, indicating that they were redundant to some extent as well. Of all tfd genes tested, only tfdE and tfdB were absolutely essential, and interruption of those two reading frames abolished growth on 2,4-D, 3-CBA ( tfdE only), and MCPA completely. Interestingly, strains with insertion mutations in the tfdI cluster and those in tfdDII, tfdCII, tfdEII and tfdBII were severely effected in their growth on MCPA, compared to the wild-type. This indicated that not only the tfdI cluster but also the tfdII cluster has an essential function for R. eutropha during growth on MCPA. In contrast, insertion mutation of tfdDII resulted in better growth of R. eutropha JMP134 on 3-CBA, which is most likely due to the prevention of toxic metabolite production in the absence of TfdDII activity.

On the use of reporter bacteria for measuring availability of organic contaminants

Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.

Lipoxin A4 is a novel estrogen receptor modulator.

Inflammation is intimately linked with naturally occurring remodeling events in the endometrium. Lipoxins comprise a group of short-lived, nonclassic eicosanoids possessing potent anti-inflammatory and proresolution properties. In the present study, we investigated the role of lipoxin A(4) (LXA(4)) in the endometrium and demonstrated that 15-LOX-2, an enzyme necessary for LX biosynthesis, is expressed in this tissue. Our results establish that LXA(4) possesses robust estrogenic activity through its capacity to alter ERE transcriptional activity, as well as expression of estrogen-regulated genes, alkaline phosphatase activity, and proliferation in human endometrial epithelial cells. Interestingly, LXA(4) also demonstrated antiestrogenic potential, significantly attenuating E2-induced activity. This estrogenic activity was directly mediated through estrogen receptors (ERs). Subsequent investigations determined that the actions of LXA(4) are exclusively mediated through ERα and closely mimic those of the potent estrogen 17β-estradiol (E2). In binding assays, LXA(4) competed with E2 for ER binding, with an IC(50) of 46 nM. Furthermore, LXA(4) exhibited estrogenic activity in vivo, increasing uterine wet weight and modulating E2-regulated gene expression. These findings reveal a previously unappreciated facet of LXA(4) bioactions, implicating this lipid mediator in novel immunoendocrine crosstalk mechanisms.

Experimental calcium oxalate crystal production and dissolution by selected wood rot fungi.

Twenty-six species of white-rotting Agaricomycotina fungi (Basidiomycota) were screened for their ability to produce calcium-oxalate (CaOx) crystals in vitro. Most were able to produce CaOx crystals in malt agar medium in the absence of additional calcium. In the same medium enriched with Ca2+, all the species produced CaOx crystals (weddellite or whewellite). Hyphae of four species (Ganoderma lucidum, Polyporus ciliatus, Pycnoporus cinnabarinus, and Trametes versicolor) were found coated with crystals (weddellite/whewellite). The production of CaOx crystals during the growth phase was confirmed by an investigation of the production kinetics for six of the species considered in the initial screening (Pleurotus citrinopileatus, Pleurotus eryngii, Pleurotus ostreatus, P. cinnabarinus, Trametes suaveolens, and T. versicolor). However, the crystals produced during the growth phase disappeared from the medium over time in four of the six species (P. citrinopileatus, P. eryngii, P. cinnabarinus, and T. suaveolens). For P. cinnabarinus, the disappearance of the crystals was correlated with a decrease in the total oxalate concentration measured in the medium from 0.65 μg mm−2 (at the maximum accumulation rate) to 0.30 μg mm−2. The decrease in the CaOx concentration was correlated with a change in mycelia morphology. The oxalate dissolution capability of all the species was also tested in a medium containing calcium oxalate as the sole source of carbon (modified Schlegel medium). Three species (Agaricus blazei, Pleurotus tuberregium, and P. ciliatus) presented a dissolution halo around the growth zone. This study shows that CaOx crystal production is a widespread phenomenon in white-rot fungi, and that an excess of Ca2+ can enhance CaOx crystal production. In addition, it shows that some white-rot fungal species are capable of dissolving CaOx crystals after growth has ceased. These results highlight a diversity of responses around the production or dissolution of calcium oxalate in white-rot fungi and reveal an unexpected potential importance of fungi on the oxalate cycle in the environment.

Chemical and carbon isotopic evolution of hydrocarbons during prograde metamorphism from 100°C to 550°C: Case study in the Liassic black shale formation of Central Swiss Alps

Hydrocarbon distributions and stable isotope ratios of carbonates (delta(13)C(car), delta(18)O(car)), kerogen (delta(13)C(ker)), extractable organic matter (delta(13)C(EOM)) and individual hydrocarbons of Liassic black shale samples from a prograde metamorphic sequence in the Swiss Alps were used to identify the major organic reactions with increasing metamorphic grade. The studied samples range from the diagenetic zone (< 100 degrees C) to amphibolite facies (similar to 550 degrees C). The samples within the diagenetic zones (< 100 and 150 degrees C) are characterized by the dominance of C-< 20 n-alkanes, suggesting an origin related with marine and/or bacterial inputs. The metamorphic samples (200 to 550 degrees C) have distributions significantly dominated by C-12 and C-13 n-alkanes, C-14, C-16 and C-18 n-alkylcyclopentanes and to a lesser extend C-15, C-17 and C-21 n-alkylcyclohexanes. The progressive C-13-enrichment (up to 3.9 parts per thousand) with metamorphism of the C-> 17 n-alkanes suggests the occurrence of cracking reactions of high molecular weight compounds. The isotopically heavier (up to 5.6 parts per thousand) C-< 17 n-alkanes in metamorphic samples are likely originated by thermal degradation of long-chain homologous with preferential release of isotopically light C-1 and C-2 radicals. The dominance of specific even C-number n-alkylcyclopentanes suggests an origin related to direct cyclization mechanism (without decarboxylation step) of algal or bacterial fatty acids occurring in reducing aqueous metamorphic fluid conditions. The regular increase of the concentrations of n-alkylcycloalkanes vs. C-> 13 n-alkanes with metamorphism suggests progressive thermal release of kerogen-linked fatty acid precursors and degradation of n-alkanes. Changes of the steroid and terpenoid distributions are clearly related to increasing metamorphic temperatures. The absence of 18 alpha(H)-22,29,30-trisnorneohopane (Ts), the occurrence of 17 beta(H)-trisnorhopane, 17 beta(H), 21 alpha(H)-hopanes in the C-29 to C-31 range and 5 alpha(H),14 alpha(H),17 alpha(H)-20R C-27, C-29 steranes in the low diagenetic samples (< 100 degrees C) are characteristic of immature bitumens. The higher thermal stress within the upper diagenetic zone (150 degrees C) is marked by the presence of Ts, the disappearance of 17 beta(H)-trisnorhopane and thermodynamic equilibrium of the 22S/(22S + 22R) homohopane ratios. The increase of the alpha alpha alpha-sterane 20S/(20S + 20R) and 20R beta beta/(beta beta + alpha alpha) ratios (from 0.0 to 0.55 and from 0.0 to 0.40, respectively) in the upper diagenetic zone indicates the occurrence of isomerization reactions already at < 150 degrees C. However, the isomerization at C-20 (R -> S) reaches thermodynamic equilibrium values already at the upper diagenesis (similar to 150 degrees C) whereas the epimerisation at C-14 and C-17 (alpha alpha ->beta beta) arrives to constant values in the lower anchizone (similar to 200 degrees C). The ratios Ts vs. 17 alpha(H)-22,29,30-trisnorneohopane [(Ts/(Ts + Tm)] and 18 alpha(H)-30-norneohopane (C29Ts) vs. 17 alpha(H),21 beta(H)-30-norhopane [C29Ts/(C29Ts + C-29)] increase until the medium anchizone (200 to 250 degrees C) from 0.0 to 0.96 and from 0.0 to 0.44, respectively. An opposite trend owards lower values is observed in the higher metamorphic samples. The occurrence of specific hydrocarbons (e.g., n-alkylcyclopentanes, cadalene, hydrogenated aromatic compounds) in metamorphic samples points to kerogen degradation reactions most probably occurring in the presence of water and under reducing conditions. The changes of hydrocarbon distributions and carbon isotopic compositions of n-alkanes related to metamorphism suggest that the organic geochemistry may help to evaluate the lowest grades of prograde metamorphism. Copyright (c) 2005 Elsevier Ltd.

Plasma levels of the enantiomers of thioridazine, thioridazine 2-sulfoxide, thioridazine 2-sulfone, and thioridazine 5-sulfoxide in poor and extensive metabolizers of dextromethorphan and mephenytoin.

Concentrations of total (R) + (S) and of the enantiomers (R) and (S) of thioridazine and metabolites were measured in 21 patients who were receiving 100 mg thioridazine for 14 days and who were comedicated with moclobemide (450 mg/day). Two patients were poor metabolizers of dextromethorphan and one was a poor metabolizer of mephenytoin. Cytochrome P450IID6 (CYP2D6) is involved in the formation of thioridazine 2-sulfoxide (2-SO) from thioridazine and also probably partially in the formation of thioridazine 5-sulfoxide (5-SO), but not in the formation of thioridazine 2-sulfone (2-SO2) from thioridazine 2-SO. Significant correlations between the mephenytoin enantiomeric ratio and concentrations of thioridazine and metabolites suggest that cytochrome P450IIC19 could contribute to the biotransformation of thioridazine into yet-unknown metabolites, other than thioridazine 2-SO, thioridazine 2-SO2, or thioridazine 5-SO. An enantioselectivity and a large interindividual variability in the metabolism of thioridazine have been shown: measured (R)/(S) ratios of thioridazine, thioridazine 2-SO fast eluting (FE), thioridazine 2-SO slow eluting (SE), thioridazine 2-SO (FE+SE), thioridazine 2-SO2, thioridazine 5-SO(FE), and thioridazine 5-SO(SE) were (mean +/- SD) 3.48 +/- 0 .93 (range, 2.30 to 5.80), 0.45 +/- 0.22 (range, 0.21 to 1.20), 2.27 +/- 8.1 (range, 6.1 to 40.1), 4.64 +/- 0.68 (range, 2.85 to 5.70), 3.26 +/- 0.58 (range, 2.30 to 4.30), 0.049 +/- 0.019 (range, (0.021 to 0.087), and 67.2 +/- 66.2 (range, 16.8 to 248), respectively. CYP2D6 is apparently involved in the formation of (S)-thioridazine 2-SO(FE), (R)-thioridazine 2-SO(SE), and also probably (S)-thioridazine 5-SO(FE) and (R)-thioridazine 5-SO(SE).

In vitro neuroendocrine effects of 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) in the AhR-expressing hypothalamic rat GnV-3 cell line.

The aryl hydrocarbon receptor (AhR) is involved in a wide variety of biological and toxicological responses, including neuroendocrine signaling. Due to the complexity of neuroendocrine pathways in e.g. the hypothalamus and pituitary, there are limited in vitro models available despite the strong demand for such systems to study and predict neuroendocrine effects of chemicals. In this study, the applicability of the AhR-expressing rat hypothalamic GnV-3 cell line was investigated as a novel model to screen for neuroendocrine effects of AhR ligands using 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD) as reference compound. The qRT-PCR analyses demonstrated the presence of several sets of neurotransmitter receptors in the GnV-3 cells. TCDD (10nM) altered neurotransmitter signaling by up-regulation of glutamate (Grik2), gamma-amino butyric acid (Gabra2) and serotonin (Ht2C) receptor mRNA levels. However, no significant changes in basal and serotonin-evoked intracellular Ca(2+) concentration ([Ca(2+)]i) or serotonin release were observed. On the other hand, TCDD de-regulated period circadian protein homolog 1 (Per1) and gonadotropin releasing hormone (Gnrh) mRNA levels within a 24-h time period. Both Per1 and Gnrh genes displayed a similar mRNA expression pattern in GnV-3 cells. Moreover, the involvement of AhR in TCDD-induced alteration of Neuropeptide Y (Npy) gene expression was found and confirmed by using siRNA targeted against Ahr in GnV-3 cells. Overall, the combined results demonstrate that GnV-3 cells may be a suitable model to predict some mechanisms of action and effects of AhR ligands in the hypothalamus.

Genetic analysis of phenoxyalkanoic acid degradation in Sphingomonas herbicidovorans MH.

Phenoxyalkanoic acid degradation is well studied in Beta- and Gammaproteobacteria, but the genetic background has not been elucidated so far in Alphaproteobacteria. We report the isolation of several genes involved in dichlor- and mecoprop degradation from the alphaproteobacterium Sphingomonas herbicidovorans MH and propose that the degradation proceeds analogously to that previously reported for 2,4-dichlorophenoxyacetic acid (2,4-D). Two genes for alpha-ketoglutarate-dependent dioxygenases, sdpA(MH) and rdpA(MH), were found, both of which were adjacent to sequences with potential insertion elements. Furthermore, a gene for a dichlorophenol hydroxylase (tfdB), a putative regulatory gene (cadR), two genes for dichlorocatechol 1,2-dioxygenases (dccA(I/II)), two for dienelactone hydrolases (dccD(I/II)), part of a gene for maleylacetate reductase (dccE), and one gene for a potential phenoxyalkanoic acid permease were isolated. In contrast to other 2,4-D degraders, the sdp, rdp, and dcc genes were scattered over the genome and their expression was not tightly regulated. No coherent pattern was derived on the possible origin of the sdp, rdp, and dcc pathway genes. rdpA(MH) was 99% identical to rdpA(MC1), an (R)-dichlorprop/alpha-ketoglutarate dioxygenase from Delftia acidovorans MC1, which is evidence for a recent gene exchange between Alpha- and Betaproteobacteria. Conversely, DccA(I) and DccA(II) did not group within the known chlorocatechol 1,2-dioxygenases, but formed a separate branch in clustering analysis. This suggests a different reservoir and reduced transfer for the genes of the modified ortho-cleavage pathway in Alphaproteobacteria compared with the ones in Beta- and Gammaproteobacteria.