Matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry for direct bacterial identification from positive blood culture pellets.

An ammonium chloride erythrocyte-lysing procedure was used to prepare a bacterial pellet from positive blood cultures for direct matrix-assisted laser desorption-ionization time of flight (MALDI-TOF) mass spectrometry analysis. Identification was obtained for 78.7% of the pellets tested. Moreover, 99% of the MALDI-TOF identifications were congruent at the species level when considering valid scores. This fast and accurate method is promising.

Geochemistry of highly acidic mine water following disposal into a natural lake with carbonate bedrock

Acid mine drainage (AMD) from the Zn-Pb(-Ag-Bi-Cu) deposit of Cerro de Pasco (Central Peru) and waste water from a Cu-extraction plant has been discharged since 1981 into Lake Yanamate, a natural lake with carbonate bedrock. The lake has developed a highly acidic pH of similar to 1. Mean lake water chemistry was characterized by 16,775 mg/L acidity as CaCO(3), 4330 mg/L Fe and 29,250 mg/L SO(4). Mean trace element concentrations were 86.8 mg/L Cu, 493 mg/L Zn, 2.9 mg/L Pb and 48 mg/L As, which did not differ greatly from the discharged AMD. Most elements showed increasing concentrations from the surface to the lake bottom at a maximal depth of 41 m (e.g. from 3581 to 5433 mg/L Fe and 25,609 to 35,959 mg/L SO(4)). The variations in the H and 0 isotope compositions and the element concentrations within the upper 10 m of the water column suggest mixing with recently discharged AMD, shallow groundwater and precipitation waters. Below 15 m a stagnant zone had developed. Gypsum (saturation index, SI similar to 0.25) and anglesite (SI similar to 0.1) were in equilibrium with lake water. Jarosite was oversaturated (SI similar to 1.7) in the upper part of the water column, resulting in downward settling and re-dissolution in the lower part of the water column (SI similar to -0.7). Accordingly, jarosite was only found in sediments from less than 7 m water depth. At the lake bottom, a layer of gel-like material (similar to 90 wt.% water) of pH similar to 1 with a total organic C content of up to 4.40 wet wt.% originated from the kerosene discharge of the Cu-extraction plant and had contaminant element concentrations similar to the lake water. Below the organic layer followed a layer of gypsum with pH 1.5, which overlaid the dissolving carbonate sediments of pH 5.3-7. In these two layers the contaminant elements were enriched compared to lake water in the sequence As < Pb approximate to Cu < Cd < Zn = Mn with increasing depth. This sequence of enrichment was explained by the following processes: (i) adsorption of As on Fe-hydroxides coating plant roots at low pH (up to 3326 mg/kg As), (ii) adsorption at increasing pH near the gypsum/calcite boundary (up to 1812 mg/kg Pb, 2531 mg/kg Cu. and 36 mg/kg Cd), and (iii) precipitation of carbonates (up to 5177 mg/kg Zn and 810 mg/kg Mn: all data corrected to a wet base). The infiltration rate was approximately equal to the discharge rate, thus gypsum and hydroxide precipitation had not resulted in complete clogging of the lake bedrocks. (C) 2010 Elsevier Ltd. All rights reserved.

A cell-based model of extracellular-matrix-guided endothelial cell migration during angiogenesis.

Angiogenesis, the formation of new blood vessels sprouting from existing ones, occurs in several situations like wound healing, tissue remodeling, and near growing tumors. Under hypoxic conditions, tumor cells secrete growth factors, including VEGF. VEGF activates endothelial cells (ECs) in nearby vessels, leading to the migration of ECs out of the vessel and the formation of growing sprouts. A key process in angiogenesis is cellular self-organization, and previous modeling studies have identified mechanisms for producing networks and sprouts. Most theoretical studies of cellular self-organization during angiogenesis have ignored the interactions of ECs with the extra-cellular matrix (ECM), the jelly or hard materials that cells live in. Apart from providing structural support to cells, the ECM may play a key role in the coordination of cellular motility during angiogenesis. For example, by modifying the ECM, ECs can affect the motility of other ECs, long after they have left. Here, we present an explorative study of the cellular self-organization resulting from such ECM-coordinated cell migration. We show that a set of biologically-motivated, cell behavioral rules, including chemotaxis, haptotaxis, haptokinesis, and ECM-guided proliferation suffice for forming sprouts and branching vascular trees.

Gains from switching and evolutionary stability in multi-player matrix games.

In this paper we unify, simplify, and extend previous work on the evolutionary dynamics of symmetric N-player matrix games with two pure strategies. In such games, gains from switching strategies depend, in general, on how many other individuals in the group play a given strategy. As a consequence, the gain function determining the gradient of selection can be a polynomial of degree N-1. In order to deal with the intricacy of the resulting evolutionary dynamics, we make use of the theory of polynomials in Bernstein form. This theory implies a tight link between the sign pattern of the gains from switching on the one hand and the number and stability of the rest points of the replicator dynamics on the other hand. While this relationship is a general one, it is most informative if gains from switching have at most two sign changes, as is the case for most multi-player matrix games considered in the literature. We demonstrate that previous results for public goods games are easily recovered and extended using this observation. Further examples illustrate how focusing on the sign pattern of the gains from switching obviates the need for a more involved analysis.

Manipulating keratinocyte stem cell proliferation and differentiation using RNA interference

ABSTRACT : The epidermis, the outermost compartment of the skin, is a stratified and squamous epithelium that constantly self-renews. Keratinocytes, which represent the main epidermal population, are responsible for its cohesion and barrier function. Epidermal renewal necessitates a fine equilibrium between keratinocyte proliferation and differentiation. The keratinocyte stem cell, located in the basal cell layer, is responsible for epidermal homeostasis and regeneration during the wound healing process. The transcription factor p63 structurally belongs to the p53 superfamily. It is expressed in the basal and supra-basal cell layers of stratified epithelia and is thought to be important for the renewal or the differentiation of keratinocyte stem cells (Yang et al., 1999; Mills et al., 1999). In order to better understand its function, we established an in vitro model of p63 deficient human keratinocyte stem cells using a shp63 mediated RNA interference. Knockdown of endogenous p63 induces downregulation of cell-adhesion genes as previously described (Carroll et al., 2006). Interestingly, the replating of attached p63-knockdown keratinocytes on a feeder layer results in a loss of attachment and proliferation. They are no longer clonogenic. However, if the same population are replated in a fibrin matrix, extended fibrinolysis is reported, a common process in wound healing, suggesting that p63 regulates the fibrinolytic pathway. This result was confirmed by Q-PCR and shows that the urokinase pathway, which mediates fibrinolysis, is upregulated. Altogether, these findings suggest a mechanism in which the fine tuning of p63 expression promotes attachment or release of the keratinocyte stem cell from the basement membrane by inducing genes of adhesion and/or of fibrinolysis. This mechanism may be important for epidermal self-renewal, differentiation as well as wound healing. Its misregulation may be partly responsible for the p63 knockout phenotype. The downregulation of p63 also induces a decrease in LEKTI expression. LEKTI (lymphoepithelial Kazal-type serine protease inhibitor) is a serine protease inhibitor encoded by the Spink5 gene. It is expressed and secreted in the uppermost differentiated layers of stratified epithelia and plays a role in the desquamation process. When this gene is disrupted, humans develop the Netherton syndrome (Chavanas et al., 2000b). It is a dermatosis characterized by hair dysplasias, ichtyosiform erythroderma and impairment in epidermal barrier function promoting inflammation similarly as in psoriasis with inflammatory infiltrate in excess. TNFα (tumor necrosis factor alpha) and EDA1 (ectodysplasin A1) are two transmembraneprecursors that belong to the TNF superfamily, which is involved in immune and inflammation regulation (Smahi et al., 2002). We suggest that the secreted serine protease inhibitor LEKTI plays a role in the regulation of TNFα and EDA1 precursor cleavage and absence of LEKTI induces excess of inflammation. To investigate this hypothesis, we induced downregulation of Spink5 expression in rat keratinocyte stem cells by using a shSpink5 mediated RNA interference approach. Interestingly, expression of TNFα and EDA1 is modified after knockdown of Spink5 by Q-PCR. Moreover, downregulation of Spink5 induces loss of cohesiveness between keratinocytes and colonies adopt a scattered phenotype. Altogether, these preliminary data suggest that downregulation of LEKTI may play a role in the inflammatory response in Netherton syndrome patients, by regulating TNFα expression.

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.

Molecular and isotopic characterization of biomarkers in the Frick Swiss Jura sediments: A palaeoenvironmental reconstruction on the northern Tethys margin

Molecular and stable carbon isotope compositions of source-specific hydrocarbons have been used to reconstruct palaeoenvironmental conditions during deposition of the Middle Hettangian to Upper Sinemurian sediments on the northern epicontinental Tethys margin, Frick Swiss Jura. Increasing algal, cyanobacterial and phytoplanktonic (i.e., dinoflagellate) contributions associated with the C-13-enrichment of cyanobacteria derivatives (i.e., hopanes and monomethylalkanes) suggest enhanced primary productivity upsection. This is related to the C-13-enrichment of dissolved CO2 in the upper layers and the progressive increase of depth and oxygenation of the water column. In the Middle Hettangian shallow-water environments (lagoon), the occurrence of green sulfur bacteria (Chlorobiaceae) derivatives indicates that the lower part of the water column was strictly anoxic and rich in H2S. Since these bacteria require very low light intensity to grow, these euxinic conditions may be extended up to the photic zone, allowing for anaerobic photosynthesis. Light penetration depth is most likely reduced by high productivity and/or turbidity in the photic zone. In these sediments, C-13-depleted hopanoids (-39.5 parts per thousand) are most likely associated with phototrophic purple sulfur bacteria utilizing isotopically light organic carbon at the base of the aerobic zone. These purple sulfur bacteria may have consumed the H2S used by Chlorobiaceae in the deeper layers and thus, sustained the algae and cyanobacteria productivity in the upper layers. The C-13-depleted carbonate (-13.3 parts per thousand) may be partially related to the anaerobic oxidation of the organic matter during bacterial sulfate-reduction. (c) 2006 Elsevier Ltd. All rights reserved.

Activation of the heat shock response in plants by chlorophenols: transgenic Physcomitrella patens as a sensitive biosensor for organic pollutants.

The ability to detect early molecular responses to various chemicals is central to the understanding of biological impact of pollutants in a context of varying environmental cues. To monitor stress responses in a model plant, we used transgenic moss Physcomitrella patens expressing the beta-glucuronidase reporter (GUS) under the control of the stress-inducible promoter hsp17.3B. Following exposure to pollutants from the dye and paper industry, GUS activity was measured by monitoring a fluorescent product. Chlorophenols, heavy metals and sulphonated anthraquinones were found to specifically activate the hsp17.3B promoter (within hours) in correlation with long-term toxicity effects (within days). At mildly elevated physiological temperatures, the chemical activation of this promoter was strongly amplified, which considerably increased the sensitivity of the bioassay. Together with the activation of hsp17.3B promoter, chlorophenols induced endogenous chaperones that transiently protected a recombinant thermolabile luciferase (LUC) from severe heat denaturation. This sensitive bioassay provides an early warning molecular sensor to industrial pollutants under varying environments, in anticipation to long-term toxic effects in plants. Because of the strong cross-talk between abiotic and chemical stresses that we find, this P. patens line is more likely to serve as a direct toxicity bioassay for pollutants combined with environmental cues, than as an indicator of absolute toxicity thresholds for various pollutants. It is also a powerful tool to study the role of heat shock proteins (HSPs) in plants exposed to combined chemical and environmental stresses.

The nuclear matrix: a critical appraisal.

It is becoming increasingly clear that the cell nucleus is a highly structurized organelle. Because of its tight compartmentalization, it is generally believed that a framework must exist, responsible for maintaining such a spatial organization. Over the last twenty years many investigations have been devoted to identifying the nuclear framework. Structures isolated by different techniques have been obtained in vitro and are variously referred to as nuclear matrix, nucleoskeleton or nuclear scaffold. Many different functions, such as DNA replication and repair, mRNA transcription, processing and transport have been described to occur in close association with these structures. However, there is still much debate as to whether or not any of these preparations corresponds to a nuclear framework that exists in vivo. In this article we summarize the most commonly-used methods for obtaining preparations of nuclear frameworks and we also stress the possible artifacts that can be created in vitro during the isolation procedures. Emphasis is placed also on the protein composition of the frameworks as well as on some possible signalling functions that have been recently described to occur in tight association with the nuclear matrix.

Analysis of organic volatile residues in 9 mm spent cartridges

Determining the time since discharge of spent cartridges found on a crime scene may be very useful in firearm investigations. The potential of small calibre munitions was barely studied before and this work did therefore focus on that problematic. The first step was to optimize the detection potential of solidphase microextraction (SPME) followed by gas chromatography coupled to a mass spectrometry detector (GC/MS). This allowed determining the organic volatile composition of empty cartridges immediately after a gunshot. Identification of 32 detected compounds was confirmed by the analysis of reference substances. Preliminary aging studies over 32 hours were carried out on selected target compounds to evaluate their potential for the dating of shotguns.

Extracellular matrix and platelet function in patients with musculocontractural Ehlers-Danlos syndrome caused by mutations in the CHST14 gene.

We report on a consanguineous, Afghani family with two sisters affected with characteristic facial features, multiple contractures, progressive joint and skin laxity, hemorrhagic diathesis following minor trauma and multisystem fragility-related manifestations suggestive of a diagnosis of musculocontractural Ehlers-Danlos syndrome (EDS). This novel form of connective tissue disorder was recently reported in patients of Japanese, Turkish, and Indian descent who were formerly classified as having EDS type VIB and has now been recognized to be a part of spectrum including patients previously classified as having adducted thumb-clubfoot syndrome. We identified a previously unreported mutation in the CHST14 gene, which codes for the enzyme dermatan 4-O-sulfotransferase. We discuss the prenatal presentation, detailed clinical manifestations, and neurological findings in two sisters with this newly described musculocontractural EDS-CHST14 type. We demonstrate that fibroblasts from one of our patients produce more chondroitin sulfate than normal and show lower than normal deposition of collagens I and II and fibrillin 1-containing microfibrills. These findings suggest that the imbalance in the glycosaminoglycan content in developing tissues might interfere with normal deposition of other extracellular matrix components and ultimately contribute to the development of the phenotype observed in these patients. Furthermore, we ruled out the contribution of intrinsic platelet factors to the bleeding diathesis observed in some affected individuals. © 2012 Wiley Periodicals, Inc.

Early functional differentiation in the chick embryonic disc: interaction between mechanical activity and extracellular matrix

The mechanical behaviour of ectodermal cells in the area opaca and the supracellular organization of fibronectin in the adjacent extracellular matrix were studied in whole chick blastoderms developing in vitro. The pattern of spontaneous mechanical activity and its modification by immunoglobulins against fibronectin were determined using a real-time image-analysis system. The pattern of fibronectin was studied using immunocytochemical techniques. It was found that the ectodermal cells in the area opaca actively develop a radially oriented contraction, which leads to a distension of the area pellucida from which the embryo develops. Abnormally increased tension resulted in perturbations of gastrulation and neurulation. An optimized mechanical equilibrium within the blastoderm seems to be necessary for normal development. Anti-fibronectin antibodies applied to the basal side of the blastoderm led rapidly and reversibly to an increase of tension in the contracted cells. This observation indicates that modifications of the extracellular matrix can be transmitted to cytoskeletal elements within adjacent cells. The extracellular matrix of the area opaca contains fibronectin arranged in radially oriented fibrils. This orientation corresponds to the direction of migration of the mesodermal cells. Interestingly, the radial pattern of fibronectin is found in the regions where the ectodermal cells are contracted and develop radially oriented forces. This observation suggests that the supracellular assembly of the extracellular materials could be influenced by the mechanical activity of adjacent cells. Possible modulations of the supracellular organization of extracellular matrix by other factors, e.g. diffusible metabolites, is also discussed. The presence of characteristically organized extracellular matrix components, of spatially differentiated cell activities and of reciprocal interactions between them makes the young chick blastoderm an excellent system for physiological studies of the coordinated cellular activities that lead to changes in form, complexity and function.

The origin of black colouration in onyx agate from Mali

Natural onyx agate from Mali was investigated in an integrated mineralogical and chemical study to reveal the origin of the unusual black colouration. Detailed studies by polarizing microscopy, scanning electron microscopy and micro-Raman spectroscopy showed that the colour of the dark bands is related to the incorporation of small particles of carbon (low-crystalline graphite) up to 200 nm in size into the cryptocrystalline silica matrix. The dark bands have carbon contents of 1.88 wt.%. The location of the graphite particles is closely related to the primary structural banding in the chalcedony. Cathodoluminescence data shows that the banding is interrupted by small fissures containing secondary hydrothermal quartz. The carbon isotope composition (delta C-13 value of -31.1+/-0.2 parts per thousand) of the carbonaceous material points to an organic precursor. Both the direct hydrothermal formation of graphite from methane under elevated temperature and the graphitization of organic precursors by secondary hydrothermal or metamorphic overprint are possible explanations for the colour of the dark bands. The graphitization of organic precursors results in an intense electron spin resonance line at g(eff) = 2.0026.