Repercussion of a deficiency in mitochondrial ß-oxidation on the carbon flux of short-chain fatty acids to the peroxisomal ß-oxidation cycle in Aspergillus nidulans.

The fungus Aspergillus nidulans contains both a mitochondrial and peroxisomal ß-oxidation pathway. This work was aimed at studying the influence of mutations in the foxA gene, encoding a peroxisomal multifunctional protein, or in the scdA/echA genes, encoding a mitochondrial short-chain dehydrogenase and an enoyl-CoA hydratase, respectively, on the carbon flux to the peroxisomal ß-oxidation pathway. A. nidulans transformed with a peroxisomal polyhydroxyalkanoate (PHA) synthase produced PHA from the polymerization of 3-hydroxyacyl-CoA intermediates derived from the peroxisomal ß-oxidation of external fatty acids. PHA produced from erucic acid or heptadecanoic acid contained a broad spectrum of monomers, ranging from 5 to 14 carbons, revealing that the peroxisomal ß-oxidation cycle can handle both long and short-chain intermediates. While the ∆foxA mutant grown on erucic acid or oleic acid synthesized 10-fold less PHA compared to wild type, the same mutant grown on octanoic acid or heptanoic acid produced 3- to 6-fold more PHA. Thus, while FoxA has an important contribution to the degradation of long-chain fatty acids, the flux of short-chain fatty acids to peroxisomal ß-oxidation is actually enhanced in its absence. While no change in PHA was observed in the ∆scdA∆echA mutant grown on erucic acid or oleic acid compared to wild type, there was a 2- to 4-fold increased synthesis of PHA in ∆scdA∆echA cells grown in octanoic acid or heptanoic acid. These results reveal that a compensatory mechanism exists in A. nidulans that increases the flux of short-chain fatty acids towards the peroxisomal ß-oxidation cycle when the mitochondrial ß-oxidation pathway is defective.

Metabolic intervention on lipid synthesis converging pathways abrogates prostate cancer growth.

One of the most conserved features of all cancers is a profound reprogramming of cellular metabolism, favoring biosynthetic processes and limiting catalytic processes. With the acquired knowledge of some of these important changes, we have designed a combination therapy in order to force cancer cells to use a particular metabolic pathway that ultimately results in the accumulation of toxic products. This innovative approach consists of blocking lipid synthesis, at the same time that we force the cell, through the inhibition of AMP-activated kinase, to accumulate toxic intermediates, such as malonyl-coenzyme A (malonyl-CoA) or nicotinamide adenine dinucleotide phosphate. This results in excess of oxidative stress and cancer cell death. Our new therapeutic strategy, based on the manipulation of metabolic pathways, will certainly set up the basis for new upcoming studies defining a new paradigm of cancer treatment.

CO-EXPRESSION OF GCDH AND OAT1 IN NEURONS AND PROXIMAL TUBULE CELLS

Tissue-specific expression studies of Glutaryl-CoA dehydrogenase (Gcdh) in adult rats revealed expression in the whole rat brain, almost exclusively in neurons, and surprisingly high expression in the juxtamedullar cortex of the kidney. The organic anion transporter 1 (OAT1) mediates basolateral uptake of glutarate derivatives from proximal tubule cells and contributes to their renal clearance. In brain, OAT1 is expressed at the choroid plexus, in neurons of cortex and hippocampus. We hypothesized that Gcdh and Oat1 are co-expressed in the same cells in kidney and brain and analyzed their mRNA expression by in situ hybridization on cryosections of adult rat brain, kidney and liver. In brain, Gcdh and Oat1 were found co-expressed in most neurons. Only the Purkinje neurons of the cerebellum were found to be Oat1 negative. In the kidney Gcdh and Oat1 are widely co-expressed with a specific high expression in proximal tubule cells. In conclusion there seems to be a functional coupling of Gcdh and Oat1 on a renal and neuronal level. Further studies are ongoing to confirm these findings in human tissues.

Développement d'une puce à ADN métabolique et application à l'étude d'un modèle murin d'obésité et de diabète de type II

Résumé tout public : Le développement du diabète de type II et de l'obésité est causé par l'interaction entre des gènes de susceptibilité et des facteurs environnementaux, en particulier une alimentation riche en calories et une activité physique insuffisante. Afín d'évaluer le rôle de l'alimentation en absence d'hétérogénéité génétique, nous avons nourri une lignée de souris génétiquement pure avec un régime extrêmement gras. Ce régime a conduit à l'établissement de différents phénotypes parmi ces souris, soit : un diabète et une obésité (ObD), un diabète mais pas d'obésité (LD) ou ni un diabète, ni une obésité (LnD). Nous avons fait l'hypothèse que ces adaptations différentes au stress nutritionnel induit par le régime gras étaient dues à l'établissement de programmes génétiques différents dans les principaux organes impliqués dans le maintien de l'équilibre énergétique. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons développé une puce à ADN contenant approximativement 700 gènes du métabolisme. Cette puce à ADN, en rendant possible la mesure simultanée de l'expression de nombreux gènes, nous a permis d'établir les profils d'expression des gènes caractéristiques de chaque groupe de souris nourries avec le régime gras, dans le foie et le muscle squelettique. Les données que nous avons obtenues à partir de ces profils d'expression ont montré que des changements d'expression marqués se produisaient dans le foie et le muscle entre les différents groupes de souris nourries avec le régime gras. Dans l'ensemble, ces changements suggèrent que l'établissement du diabète de type II et de l'obésité induits par un régime gras est associé à une synthèse accrue de lipides par le foie et à un flux augmenté de lipides du foie jusqu'à la périphérie (muscles squelettiques). Dans un deuxième temps, ces profils d'expression des gènes ont été utilisés pour sélectionner un sous-ensemble de gènes suffisamment discriminants pour pouvoir distinguer entre les différents phénotypes. Ce sous-ensemble de gènes nous a permis de construire un classificateur phénotypique capable de prédire avec une précision relativement élevée le phénotype des souris. Dans le futur, de tels « prédicteurs » basés sur l'expression des gènes pourraient servir d'outils pour le diagnostic de pathologies liées au métabolisme. Summary: Aetiology of obesity and type II diabetes is multifactorial, involving both genetic and environmental factors, such as calory-rich diets or lack of exercice. Genetically homogenous C57BL/6J mice fed a high fat diet (HFD) up to nine months develop differential adaptation, becoming either obese and diabetic (ObD) or remaining lean in the presence (LD) or absence (LnD) of diabetes development. Each phenotype is associated with diverse metabolic alterations, which may result from diverse molecular adaptations of key organs involved in the control of energy homeostasis. In this study, we evaluated if specific patterns of gene expression could be associated with each different phenotype of HFD mice in the liver and the skeletal muscles. To perform this, we constructed a metabolic cDNA microarray containing approximately 700 cDNA representing genes involved in the main metabolic pathways of energy homeostasis. Our data indicate that the development of diet-induced obesity and type II diabetes is linked to some defects in lipid metabolism, involving a preserved hepatic lipogenesis and increased levels of very low density lipoproteins (VLDL). In skeletal muscles, an increase in fatty acids uptake, as suggested by the increased expression of lipoprotein lipase, would contribute to the increased level of insulin resistance observed in the ObD mice. Conversely, both groups of lean mice showed a reduced expression in lipogenic genes, particularly stearoyl-CoA desaturase 1 (Scd-1), a gene linked to sensitivity to diet-induced obesity. Secondly, we identified a subset of genes from expression profiles that classified with relative accuracy the different groups of mice. Such classifiers may be used in the future as diagnostic tools of each metabolic state in each tissue. Résumé Développement d'une puce à ADN métabolique et application à l'étude d'un modèle murin d'obésité et de diabète de type II L'étiologie de l'obésité et du diabète de type II est multifactorielle, impliquant à la fois des facteurs génétiques et environnementaux, tels que des régimes riches en calories ou un manque d'exercice physique. Des souris génétiquement homogènes C57BL/6J nourries avec un régime extrêmement gras (HFD) pendant 9 mois développent une adaptation métabolique différentielle, soit en devenant obèses et diabétiques (ObD), soit en restant minces en présence (LD) ou en absence (LnD) d'un diabète. Chaque phénotype est associé à diverses altérations métaboliques, qui pourraient résulter de diverses adaptations moléculaires des organes impliqués dans le contrôle de l'homéostasie énergétique. Dans cette étude, nous avons évalué si des profils d'expression des gènes dans le foie et le muscle squelettique pouvaient être associés à chacun des phénotypes de souris HFD. Dans ce but, nous avons développé une puce à ADN métabolique contenant approximativement 700 ADNc représentant des gènes impliqués dans les différentes voies métaboliques de l'homéostasie énergétique. Nos données indiquent que le développement de l'obésité et du diabète de type II induit par un régime gras est associé à certains défauts du métabolisme lipidique, impliquant une lipogenèse hépatique préservée et des niveaux de lipoprotéines de très faible densité (VLDL) augmentés. Au niveau du muscle squelettique, une augmentation du captage des acides gras, suggéré par l'expression augmentée de la lipoprotéine lipase, contribuerait à expliquer la résistance à l'insuline plus marquée observée chez les souris ObD. Au contraire, les souris minces ont montré une réduction marquée de l'expression des gènes lipogéniques, en particulier de la stéaroyl-CoA désaturase 1 (scd-1), un gène associé à la sensibilité au développement de l'obésité par un régime gras. Dans un deuxième temps, nous avons identifié un sous-ensemble de gènes à partir des profils d'expression, qui permettent de classifier avec une précision relativement élevée les différents groupes de souris. De tels classificateurs pourraient être utilisés dans le futur comme outils pour le diagnostic de l'état métabolique d'un tissu donné.

Lupus-like syndrome associated with statin therapy.

Statins are among the most widely prescribed drugs. An increasing number of lupus-like syndrome has recently been reported with these lipid-lowering agents. We describe a new case associated with simvastatin therapy. The presence of anti-dsDNA antibodies in the serum is for the first time reported confirming that statins may also induce a systemic autoimmune reaction. Statin-induced lupus-like syndrome is characterized by the long delay between the beginning of therapy and the skin eruption. Antinuclear antibodies may persist for many months after drug discontinuation. The causal relationship may be therefore difficult to establish, and probably many cases are unrecognized. Early diagnosis may avoid unnecessary immunosuppressive therapy.

Degradation of pathogen quorum-sensing molecules by soil bacteria: a preventive and curative biological control mechanism.

Abstract The plasmid pME6863, carrying the aiiA gene from the soil bacterium Bacillus sp. A24 that encodes a lactonase enzyme able to degrade N-acyl-homoserine lactones (AHLs), was introduced into the rhizosphere isolate Pseudomonas fluorescens P3. This strain is not an effective biological control agent against plant pathogens. The transformant P. fluorescens P3/pME6863 acquired the ability to degrade AHLs. In planta, P. fluorescens P3/pME6863 significantly reduced potato soft rot caused by Erwinia carotovora and crown gall of tomato caused by Agrobacterium tumefaciens to a similar level as Bacillus sp. A24. Little or no disease reduction was observed for the wild-type strain P3 carrying the vector plasmid without aiiA. Suppression of potato soft rot was observed even when the AHL-degrading P. fluorescens P3/pME6863 was applied to tubers 2 days after the pathogen, indicating that biocontrol was not only preventive but also curative. When antagonists were applied individually with the bacterial plant pathogens, biocontrol activity of the AHL degraders was greater than that observed with several Pseudomonas 2,4-diacetylphloroglucinol-producing strains and with Pseudomonas chlororaphis PCL1391, which relies on production of phenazine antibiotic for disease suppression. Phenazine production by this well characterized biological control strain P. chlororaphis PCL1391 is regulated by AHL-mediated quorum sensing. When P. chlororaphis PCL1391 was co-inoculated with P. fluorescens P3/pME6863 in a strain mixture, the AHL degrader interfered with the normally excellent ability of the antibiotic producer to suppress tomato vascular wilt caused by Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici. Our results demonstrate AHL degradation as a novel biocontrol mechanism, but also demonstrate the potential for non-target interactions that can interfere with the biocontrol efficacy of other strains.

Cross-species GacA-controlled induction of antibiosis in pseudomonads.

Signal extracts prepared from culture supernatants of Pseudomonas fluorescens CHA0 and Pseudomonas aeruginosa PAO stimulated GacA-dependent expression of small RNAs and hence of antibiotic compounds in both hosts. Pseudomonas corrugata LMG2172 and P. fluorescens SBW25 also produced signal molecules stimulating GacA-controlled antibiotic synthesis in strain CHA0, illustrating a novel, N-acyl-homoserine lactone-independent type of interspecies communication.

Pregnancy outcome following maternal exposure to statins: a multicentre prospective study.

OBJECTIVE: This contribution addresses the risk associated with exposure to statins during pregnancy. DESIGN: Multicentre observational prospective controlled study. SETTING: European Network of Teratology Information Services. POPULATION: Pregnant women who contacted one of 11 participating centres, seeking advice about exposure to statins during pregnancy, or to agents known to be nonteratogenic. METHODS: Pregnancies exposed during first trimester to statins were followed up prospectively, and their outcomes were compared with a matched control group. MAIN OUTCOME MEASURES: Rates of major birth defects, live births, miscarriages, elective terminations, preterm deliveries and gestational age and birthweight at delivery. RESULTS: We collected observations from 249 exposed pregnancies and 249 controls. The difference in the rate of major birth defects between the statin-exposed and the control groups was small and statistically nonsignificant (4.1% versus 2.7% odds ratio [OR] 1.5; 95% confidence interval [95% CI] 0.5-4.5, P = 0.43). In an adjusted Cox model, the difference between miscarriage rates was also small and not significant (hazard ratio 1.36, 95% CI 0.63-2.93, P = 0.43). Premature birth was more frequent in exposed pregnancies (16.1% versus 8.5%; OR 2.1, 95% CI 1.1-3.8, P = 0.019). Nonetheless, median gestational age at birth (39 weeks, interquartile range [IQR] 37-40 versus 39 weeks, IQR 38-40, P = 0.27) and birth weight (3280 g, IQR 2835-3590 versus 3250 g, IQR 2880-3630, P = 0.95) did not differ between exposed and non-exposed pregnancies. CONCLUSIONS: This study did not detect a teratogenic effect of statins. Its statistical power remains insufficient to challenge current recommendations of treatment discontinuation during pregnancy.

Incidence et traitement des lymphocèles après greffe rénale

1.1. La greffe de rein La greffe d'organes a révolutionné la médecine. De tout le temps elle a suscité les fantasmes et les rêves : la pratique est ancestrale ; elle remonte au 3ème siècle lorsque Saint Côme et Saint Damien réalisent pour la première fois une greffe de jambe de Maure sur un patient. Il faudra néanmoins attendre le 20ème siècle pour voir la transplantation se réaliser plus concrètement avec succès et se généraliser. A Vienne, en 1902, le Dr. Ulmann (1861-1937) pratique la toute première autogreffe de rein sur un chien. Il replace le rein de l'animal au niveau du cou, pratiquant une anastomose vasculaire. Depuis, les tentatives se multiplient et peu après le Dr. Von Decastello, pratique la première transplantation chien-chien. Par la suite, en associa- tion avec le Dr. Ulmann la première greffe entre un chien et une chèvre aura lieu, avec un certain succès. En effet, elle a permis à l'animal receveur de produire de l'urine. L'avancée majeure durant ce début de siècle fut le développement d'une nouvelle technique de suture vasculaire par le Dr. Carrel, qui obtiendra le prix Nobel en 1912. Son élève, le Dr. Jaboulay (1860-1913) a réalisé plusieurs tentatives de xénogreffes rénales. Il pratiquera en 1906 les deux premières xénogreffes en utilisant un cochon et une chèvre comme donneurs. Le greffon fut respectivement placé au niveau de la cuisse et du bras des patients. La fonction rénale durera une heure. En 1909 Ernest Unger (1875-1938) transplanta un rein de fox-terrier sur un boxer, avec une production d'urine pendant 14 jours. Durant la même année le Dr. Unger a pratiqué une xénogreffe en transplantant un rein de nouveau né sur un babouin, cette intervention se terminant par la mort de l'animal. Un autre essai de greffe singe à humain, pratiqué sur une femme mourant de défaillance rénale, a fait comprendre à Unger qu'il y a des barrières biologiques dans la transplantation, mais que la greffe rénale est techniquement faisable. En 1914, J.B. Murphy découvre l'importance de la rate et de la moelle osseuse dans la réponse immune. En 1933 et 1949 en Ukraine, les premières allogreffes humaines de reins sont pratiquées par le chirurgien soviétique Yu Yu Voronoy. Malheureuse- ment aucune fonction rénale des greffons n'a été observée. Après une période de « stagnation scientifique » générale qui durera à peu près 10 ans, l'intérêt pour la transplantation refait surface dans les années 1950. Deux équipes de chirurgien se forment : une à Boston et l'autre à Paris. De nombreux cas d'allogreffes humaines sans immunosuppression sont documentés de 1950 à 1953. Malheureusement chaque opération aboutit à un échec, ceci dû aux phénomènes du rejet. M. Simonsen et WJ. Dempster découvrent qu'un mécanisme immun est à la base du rejet. Ils établissent aussi que la position pelvienne était meilleure que la position plus superficielle. Grâce aux découvertes dans le domaine du rejet et les nombreux progrès techniques, une allogreffe entre vrais jumeaux est pratiquée à Boston en 1954. L'opération est un succès total et permet de contrer toutes les hypothèses négatives avancées par certains groupes de travail. Depuis 1948, de nombreux travaux dans le domaine de l'immunosuppression ont été entrepris. La découverte de l'action immunosuppressive de la cortisone permet son instauration dans le traitement anti-rejet, malheureusement avec peu de succès. En effet, l'irradiation totale reste la méthode de choix jusqu'en 1962, date de l'apparition de l'Azaothioprine (Imuran®). La découverte de l'Azaothioprine, permet d'avancer de nouvelles hypothèses concernant le rejet : en évitant le rejet post-opératoire aigu, une protection et une adaptation au receveur pourraient être modulées par l'immunosuppression. Dans les années 1960, l'apparition des immunosuppresseurs de synthèse permet de développer de nouvelles lignes de traitement. Le Dr.Starzl et ses collègues, découvrent l'efficacité d'un traitement combiné de Prednisone et d'Azathioprine qui devient alors le standard d'immunosuppression post greffe durant cette période. Les années 60 et 70 sont des années d'optimisme. La prise en charge des patients s'améliore, le développement de la dialyse permet de maintenir en vie les patients avant la greffe, les techniques de conservation des organes s'améliorent, la transplantation élargit son domaine d'action avec la première greffe de coeur en 1968. Le typage tissulaire permet de déterminer le type d'HLA et la compatibilité entre le re- ceveur et le donneur afin de minimiser les risques de rejet aigu. Les années 1970 se caractérisent par deux amélioration majeures : celle du typage HLA-DR et l'apparition des inhibiteurs de la calcineurine (Cyclosporine A). Ce dernier restera l'agent de premier choix jusqu'aux alentours des années 1990 où apparaissaient de nouveaux immunosuppresseurs, tels que les inhibiteurs mTOR (siroli- mus) et les inhibiteurs de l'inosine monophosphate déshydrogénase (mycophénolate mofétil), par exemple. En conclusion, la transplantation rénale a été une des premières transplantations d'organes solides pratiquées sur l'homme avec de nombreux essais cliniques impliquant une multitude d'acteurs. Malgré des périodes de hauts et de bas, les avancements techniques ont été notables, ce qui a été très favorable en terme de survie pour les patients nécessitant une greffe. 1.2. Le lymphocèle La greffe rénale, comme toute autre acte chirurgical, comporte des risques et une morbidité spécifique. Le lymphocèle a la prévalence la plus élevée, qui peut aller de 0.6 à 51% 1-3 avec des variations entre les études. Le lymphocèle est défini comme une collection post opératoire de liquide lymphatique dans une cavité non épithélialisée et n'est pas causée par une fuite urinaire ou une hémorragie1, 4. Historiquement, le lymphocèle a été décrit pour la première fois dans la littérature médicale dans les années 1950, par Kobayashi et Inoue5 en chirurgie gynécologique. Par la suite Mori et al.6 en 1960 documentent la première série d'analyse de lymphocèles. En 1969 le lymphocèle est décrit pour la première fois par Inociencio et al.7 en tant que complication de greffe rénale. Sa pathogénèse n'est pas complètement élucidée, cependant plusieurs facteurs de risque ont été identifiés tels que : la ligature inadéquate des vaisseaux lymphatiques lors de la dissection des vaisseaux iliaques du donneur et de la préparation du greffon, le BMI, les diurétiques, l'anticoagulation (héparine), les hautes doses de stéoïdes, certains agents immunosuppresseurs (sirolimus), le diabète, les problèmes de cicatrisation, une hypoalbuminémie, une chirurgie rétropéritonéale préalable et le rejet aigu de greffe. (Tableau 1) Une symptomatologie peut être présente ou absente : elle découle directement de la localisation et de la taille de la collection8, 9, 10. Lorsqu'on se trouve devant un tableau de lymphocèle asymptomatique, la découverte se fait de manière fortuite lors d'un contrôle de suivi de greffe11, 12 cliniquement ou par échographie. En cas de lymphocèle non significatif cela ne requiert aucun traitement. Au contraire, lorsqu'il atteint une certaines taille il provoque un effet de masse et de compression qui provoque la symptomatologie. Cette dernière est peu spécifique et apparait en moyenne entre 2 semaines et 6 mois 13 après la greffe. Le patient va se présenter avec un tableau pouvant aller de la simple douleur abdominale en passant par un oedème du membre inférieur ou, dans de plus rares cas, une thrombose veineuse profonde sera le seul signe consécutif au lymphocèle14, 15. La plupart du temps on observera des valeurs de créatinine élevées, signant une souffrance rénale. Le diagnostic du lymphocèle peut se faire selon plusieurs techniques. La plus utilisée est la ponction à l'aiguille fine sous guidage ultrasonographique4. L'analyse du liquide ponctionné permet de différencier un lymphocèle d'un urinome. Les autres techniques existantes sont : la ponction après injection de carmin d'indigo15, un pyelogramme intraveineux et un lymphangiogramme16, le CT-Scan ou l'IRM15. Le dosage sanguin d'IL6 et IL8 est parfois utilisé pour déterminer si le lymphocèle est infecté.15 Suite à l'apparition d'une collection symptomatique; le rein transplanté peut être dans une situation à risque pour laquelle un traitement doit être entrepris. A l'heure actuelle, il n'existe pas de solution universelle dans la prévention et le traitement de ce type de complication. Les solutions sont multiples et dépendent principalement de la localisation et de la taille de la collection. Pendant de nombreuses années, le seul traitement du lymphocèle a été celui de l'aspiration percutanée simple. Cette dernière conduit cependant à un taux de récidive de presque 100%.17 Cette technique reste une solution utilisée principalement à visée diagnostique18, 19, 20, 21 ou pour soulager les patients à court terme15. Pour améliorer l'efficacité de cette technique on a fait appel à des agents sclérosants comme l'éthanol, la povidone-iodine, la tétracycline, la doxycycline ou de la colle de fibrine. Des complications chirurgicales ont cependant été rapportées, pouvant aller jusqu'au rejet de greffe22. La fenestration par laparoscopie a été décrite pour la première fois en 1991 par McCullough et al.23 Cette technique reste, de nos jours, la technique la plus utilisée pour le traitement du lymphocèle. Elle a de nombreux avantages : un temps de convalescence court, des pertes de sang minimes et une réalimentation rapide24, 25. On constate en outre la quasi absence de récidives après traitement11, 26. L'évaluation radiologique est très importante, car la marsupialisation par laparoscopie est limitée par l'emplacement et le volume de la collection. Ainsi, on évitera ce type de traite- ment lorsque la collection se situera postérieurement, à proximité de la vessie, de l'uretère ou du hile rénal. Dans ces situations, la laparotomie s'impose malgré l'augmentation de la morbidité liée à cette technique24. Actuellement on cherche à trouver une technique universelle du traitement des lymphocèles avec la chirurgie la moins invasive possible et le taux de récidive le plus faible possible. Malgré ses li- mites, la fenestration par laparoscopie apparaît comme une très bonne solution. Cette étude consiste en une évaluation rétrospective des traitements chirurgicaux de cette complication post-opératoire de la greffe rénale au CHUV (Centre Hospitalier Universitaire Vaudois) de 2003 à 2011. Le but est de recenser et analyser les différentes techniques que l'on observe actuellement dans la littérature et pouvoir ainsi proposer une technique idéale pour le CHUV.

Three small RNAs jointly ensure secondary metabolism and biocontrol in Pseudomonas fluorescens CHA0.

In many Gram-negative bacteria, the GacS/GacA two-component system positively controls the expression of extracellular products or storage compounds. In the plant-beneficial rhizosphere bacterium Pseudomonas fluorescens CHA0, the GacS/GacA system is essential for the production of antibiotic compounds and hence for biological control of root-pathogenic fungi. The small (119-nt) RNA RsmX discovered in this study, together with RsmY and RsmZ, forms a triad of GacA-dependent small RNAs, which sequester the RNA-binding proteins RsmA and RsmE and thereby antagonize translational repression exerted by these proteins in strain CHA0. This small RNA triad was found to be both necessary and sufficient for posttranscriptional derepression of biocontrol factors and for protection of cucumber from Pythium ultimum. The same three small RNAs also positively regulated swarming motility and the synthesis of a quorum-sensing signal, which is unrelated to N-acyl-homoserine lactones, and which autoinduces the Gac/Rsm cascade. Expression of RsmX and RsmY increased in parallel throughout cell growth, whereas RsmZ was produced during the late growth phase. This differential expression is assumed to facilitate fine tuning of GacS/A-controlled cell population density-dependent regulation in P. fluorescens.

Mutation analysis in 54 propionic acidemia patients.

Deficiency of propionyl CoA carboxylase (PCC), a dodecamer of alpha and beta subunits, causes inherited propionic acidemia. We have studied, at the molecular level, PCC in 54 patients from 48 families comprised of 96 independent alleles. These patients of various ethnic backgrounds came from research centers and hospitals in Germany, Austria and Switzerland. The thorough clinical characterization of these patients was described in the accompanying paper (Grünert et al. 2012). In all 54 patients, many of whom originated from consanguineous families, the entire PCCB gene was examined by genomic DNA sequencing and in 39 individuals the PCCA gene was also studied. In three patients we found mutations in both PCC genes. In addition, in many patients RT-PCR analysis of lymphoblast RNA, lymphoblast enzyme assays, and expression of new mutations in E.coli were carried out. Eight new and eight previously detected mutations were identified in the PCCA gene while 15 new and 13 previously detected mutations were found in the PCCB gene. One missense mutation, p.V288I in the PCCB gene, when expressed in E.coli, yielded 134% of control activity and was consequently classified as a polymorphism in the coding region. Numerous new intronic polymorphisms in both PCC genes were identified. This study adds a considerable amount of new molecular data to the studies of this disease.

Thiamine-auxotrophic mutants of Pseudomonas fluorescens CHA0 are defective in cell-cell signaling and biocontrol factor expression.

In the biocontrol strain Pseudomonas fluorescens CHA0, the Gac/Rsm signal transduction pathway positively controls the synthesis of antifungal secondary metabolites and exoenzymes. In this way, the GacS/GacA two-component system determines the expression of three small regulatory RNAs (RsmX, RsmY, and RsmZ) in a process activated by the strain's own signal molecules, which are not related to N-acyl-homoserine lactones. Transposon Tn5 was used to isolate P. fluorescens CHA0 insertion mutants that expressed an rsmZ-gfp fusion at reduced levels. Five of these mutants were gacS negative, and in them the gacS mutation could be complemented for exoproduct and signal synthesis by the gacS wild-type allele. Furthermore, two thiamine-auxotrophic (thiC) mutants that exhibited decreased signal synthesis in the presence of 5 x 10(-8) M thiamine were found. Under these conditions, a thiC mutant grew normally but showed reduced expression of the three small RNAs, the exoprotease AprA, and the antibiotic 2,4-diacetylphloroglucinol. In a gnotobiotic system, a thiC mutant was impaired for biological control of Pythium ultimum on cress. Addition of excess exogenous thiamine restored all deficiencies of the mutant. Thus, thiamine appears to be an important factor in the expression of biological control by P. fluorescens.

Characterization of cell-to-cell signaling-deficient Pseudomonas aeruginosa strains colonizing intubated patients.

Cell-to-cell signaling involving N-acyl-homoserine lactone compounds termed autoinducers (AIs) is instrumental to virulence factor production and biofilm development by Pseudomonas aeruginosa. In order to determine the importance of cell-to-cell signaling during the colonization of mechanically ventilated patients, we collected 442 P. aeruginosa pulmonary isolates from 13 patients. Phenotypic characterization showed that 81% of these isolates produced the AI-dependent virulence factors elastase, protease, and rhamnolipids. We identified nine genotypically distinct P. aeruginosa strains. Six of these strains produced AIs [N-butanoyl-homoserine lactone or N-(3-oxo-dodecanoyl)-homoserine lactone] and extracellular virulence factors (elastase, total exoprotease, rhamnolipid, hydrogen cyanide, or pyocyanin) in vitro. Three of the nine strains were defective in the production of both AIs and extracellular virulence factors. Two of these strains had mutational defects in both the lasR and rhlR genes, which encode the N-acyl-homoserine lactone-dependent transcriptional regulators LasR and RhlR, respectively. The third of these AI-deficient strains was only mutated in the lasR gene. Our observations suggest that most, but not all, strains colonizing intubated patients are able to produce virulence factors and that mutations affecting the cell-to-cell signaling circuit are preferentially located in the transcriptional regulator genes.

Phenotypic switching in Pseudomonas brassicacearum involves GacS- and GacA-dependent Rsm small RNAs.

The plant-beneficial bacterium Pseudomonas brassicacearum forms phenotypic variants in vitro as well as in planta during root colonization under natural conditions. Transcriptome analysis of typical phenotypic variants using microarrays containing coding as well as noncoding DNA fragments showed differential expression of several genes relevant to secondary metabolism and of the small RNA (sRNA) genes rsmX, rsmY, and rsmZ. Naturally occurring mutations in the gacS-gacA system accounted for phenotypic switching, which was characterized by downregulation of antifungal secondary metabolites (2,4-diacetylphloroglucinol and cyanide), indoleacetate, exoenzymes (lipase and protease), and three different N-acyl-homoserine lactone molecules. Moreover, in addition to abrogating these biocontrol traits, gacS and gacA mutations resulted in reduced expression of the type VI secretion machinery, alginate biosynthesis, and biofilm formation. In a gacA mutant, the expression of rsmX was completely abolished, unlike that of rsmY and rsmZ. Overexpression of any of the three sRNAs in the gacA mutant overruled the pleiotropic changes and restored the wild-type phenotypes, suggesting functional redundancy of these sRNAs. In conclusion, our data show that phenotypic switching in P. brassicacearum results from mutations in the gacS-gacA system.