Exploring the environmental diversity of kinetoplastid flagellates in the high-throughput DNA sequencing era

The class Kinetoplastea encompasses both free-living and parasitic species from a wide range of hosts. Several representatives of this group are responsible for severe human diseases and for economic losses in agriculture and livestock. While this group encompasses over 30 genera, most of the available information has been derived from the vertebrate pathogenic genera Leishmaniaand Trypanosoma. Recent studies of the previously neglected groups of Kinetoplastea indicated that the actual diversity is much higher than previously thought. This article discusses the known segment of kinetoplastid diversity and how gene-directed Sanger sequencing and next-generation sequencing methods can help to deepen our knowledge of these interesting protists.

Genetic diversity of Cryptosporidium identified in clinical samples from cities in Brazil and Argentina

The identification and characterisation of Cryptosporidiumgenotypes and subtypes are fundamental to the study of cryptosporidiosis epidemiology, aiding in prevention and control strategies. The objective was to determine the genetic diversity ofCryptosporidium in samples obtained from hospitals of Rio de Janeiro, Brazil, and Buenos Aires, Argentina. Samples were analysed by microscopy and TaqMan polymerase chain reaction (PCR) assays forCryptosporidium detection, genotyped by nested-PCR-restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis of the 18S rRNA gene and subtyped by DNA sequencing of the gp60 gene. Among the 89 samples from Rio de Janeiro, Cryptosporidium spp were detected in 26 by microscopy/TaqMan PCR. In samples from Buenos Aires,Cryptosporidium was diagnosed in 15 patients of the 132 studied. The TaqMan PCR and the nested-PCR-RFLP detected Cryptosporidium parvum, Cryptosporidium hominis, and co-infections of both species. In Brazilian samples, the subtypes IbA10G2 and IIcA5G3 were observed. The subtypes found in Argentinean samples were IbA10G2, IaA10G1R4, IaA11G1R4, and IeA11G3T3, and mixed subtypes of Ia and IIa families were detected in the co-infections. C. hominis was the species more frequently detected, and subtype family Ib was reported in both countries. Subtype diversity was higher in Buenos Aires than in Rio de Janeiro and two new subtypes were described for the first time.

Assessment of Epstein-Barr virus nucleic acids in gastric but not in breast cancer by next-generation sequencing of pooled Mexican samples

Gastric (GC) and breast (BrC) cancer are two of the most common and deadly tumours. Different lines of evidence suggest a possible causative role of viral infections for both GC and BrC. Wide genome sequencing (WGS) technologies allow searching for viral agents in tissues of patients with cancer. These technologies have already contributed to establish virus-cancer associations as well as to discovery new tumour viruses. The objective of this study was to document possible associations of viral infection with GC and BrC in Mexican patients. In order to gain idea about cost effective conditions of experimental sequencing, we first carried out an in silico simulation of WGS. The next-generation-platform IlluminaGallx was then used to sequence GC and BrC tumour samples. While we did not find viral sequences in tissues from BrC patients, multiple reads matching Epstein-Barr virus (EBV) sequences were found in GC tissues. An end-point polymerase chain reaction confirmed an enrichment of EBV sequences in one of the GC samples sequenced, validating the next-generation sequencing-bioinformatics pipeline.

Análise das relações taxonômicas e sistemáticas entre espécies de triatomíneos (Hemiptera, Reduviidae) de colônias mantidas pelo Serviço Especial de Saúde de Araraquara, inferida de seqüências do 16S rDNA mitocondrial

Foram analisadas seqüências de nucleotídeos do gene 16S do rDNA mitocondrial em 14 populações de triatomíneos mantidos em colônias no insetário SESA de Araraquara- SP, comparando-as com seqüências do mesmo gene disponíveis no GenBank. Os fragmentos variaram de 311 a 317 pb com baixa variação intra-específica entre as distâncias genéticas (0% a 0,6%), exceto para os relacionamentos entre espécimes de Triatoma sordida (1%) e espécimes de T. brasiliensis (1,3%) atribuídos a populações geográficas diferentes. A parafilia de Rhodniini e do gênero Panstrongylus foi evidenciada pelas analises, confirmando resultados anteriores entre estes e os estreitos relacionamentos de R. prolixus com R. robustus e de T. infestans e T. platensis. O relacionamento entre T. maculata e T. pseudomaculata não foi solucionado, uma vez que, esses táxons apareceram tanto em monofilia quanto em parafilia: T. pseudomaculata (SESA) está agrupado com T. maculata (seqüência do GenBank) e associados a T . brasiliensis (SESA), enquanto T. maculata (SESA) aparece agrupado com T. pseudomaculata do SESA e do GenBank. Os resultados evidenciam a utilidade do gene 16S como marcador de espécies de triatomíneos e sua importância em questões de sistemática e taxonomia. Há necessidade de novos estudos envolvendo outros marcadores associados a caracteres sistemáticos clássicos de morfologia, ecologia e comportamento para decisões sistemáticas adequadas uma vez, que teriam impacto não apenas sistemático mas, para as estratégias de controle.

Comunidades microbianas, atividade enzimática e fungos micorrízicos em solo rizosférico de "Landfarming" de resíduos petroquímicos

As raízes das plantas podem estimular a microbiota do solo, a qual pode contribuir para o aumento da eficiência do processo de remediação. Assim, avaliar a magnitude dos efeitos das raízes sobre a microbiota do solo é de grande interesse e de relevância prática e ecológica. Neste trabalho, avaliaram-se a densidade microbiana, a atividade enzimática, a estrutura da comunidade bacteriana e a presença de fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) na rizosfera de plantas de ocorrência espontânea em solo de sistema de "landfarming" de resíduos petroquímicos. Avaliaram-se também solos rizosféricos de cinco plantas e solo-controle sem planta por meio de contagens de microrganismos em placas, eletroforese em gel com gradiente desnaturante (DGGE) de fragmentos do gene rRNA 16S, seqüenciamento genético, atividades enzimáticas, percentagem de colonização radicular e contagem e identificação de esporos de FMAs. As plantas estimularam a densidade microbiana total e da população de degradadores de antraceno, com contagens médias de 1,5 x 10(6) e 2,2 x 10(6) UFC g-1 no solo seco, respectivamente, enquanto, no solo sem planta, essas contagens foram de 5,7 x 10(5) e 2,9 x 10(5) UFC g-1 no solo seco para os respectivos grupos microbianos. As espécies de maior efeito foram Bidens pilosa e Eclipta alba. Entretanto, esses efeitos estimulantes não foram verificados para a atividade enzimática do solo. A colonização micorrízica das raízes (em torno de 40 %) e a densidade de esporos nos solos rizosféricos foram elevadas (entre 900 e 4.800 esporos por 50 cm³ de solo), sendo maior na Brachiaria decumbens. Foram identificadas quatro espécies de FMAs: Acaulospora morrowiae, Glomus intraradices, Paraglomus occultum e Archaeospora trappei. Com exceção de G. intraradices, essas espécies não foram observadas em áreas contaminadas por hidrocarbonetos de petróleo. A análise por DGGE revelou que os solos rizosféricos apresentaram comunidades bacteriana diferente do solo sem plantas. As bactérias degradadoras de antraceno isoladas apresentaram relação filogenética com os gêneros Streptomyces, Nocardioides, Arthrobacter, Pseudoxanthomonas e com gêneros não identificados das famílias Cellulomonadaceae, Xanthomonadaceae e Rhodobacteraceae, sendo quatro destes isolados pertencentes aos actinomicetos. Apenas Nocardioides e o gênero relacionado com a família Cellulomonadaceae foram relatados em áreas brasileiras contaminadas com hidrocarbonetos de petróleo. Conclui-se que as plantas estimulam o aumento da densidade de células bacterianas e alteram a comunidade microbiana do solo de "landfarming" de resíduo petroquímico.

Restrição do 16S-23S DNAr intergênico para avaliação da diversidade de Azospirillum amazonense isolado de Brachiaria spp.

O objetivo deste trabalho foi avaliar a diversidade intra-específica de isolados de Azospirillum amazonense e estabelecer a possível influência de diferentes espécies de Brachiaria ssp. e diferentes condições edafoclimáticas. A caracterização da diversidade desses isolados foi conduzida, utilizando-se a análise de restrição da região intergênica 16S-23S DNAr. As estirpes estudadas separaram-se em dois grupos, definidos a 56% de similaridade. As espécies de Brachiaria ssp. influenciaram a diversidade de estirpes. A maioria dos isolados oriundos de B. decumbens e B. brizantha está inserida no primeiro grupo, enquanto os oriundos de B. humidicola concentram-se no segundo grupo.

Avaliação da eficiência de degradação de hidrocarbonetos aromáticos por bactérias provinientes de estação de tratamento de efluente de refinaria de petróleo

Three bacterial strains were isolated from the activated sludge system of petroleum refinery wastewater, identified by partial sequencing of 16S rDNA, and classified as Acinetobacter genomospecies 3, Bacillus pumilus, and Bacillus flexus. The degradation efficiency of aromatic hydrocarbons was evaluated by gas chromatography with a flame ionization detector. In a mineral medium containing anthracene and phenanthrene and the consortium of microorganisms, the removal efficiency was 96% and 99%, respectively, after 30 days. The good rate of hydrocarbon degradation proves the operational efficiency of the microbial consortium in treating effluents containing these compounds.

Identidade molecular dos fitoplasmas associados aos enfezamentos do tomateiro e da berinjela com base na análise do gene 16S rDNA

Doenças de hortaliças de ocorrência no território brasileiro e em outras áreas do mundo têm sido associadas a diversos fitoplasmas. Na região de Piracicaba-SP e Bragança Paulista-SP, em plantas de tomate e berinjela foram observados sintomas típicos de enfezamento caracterizados por porte reduzido, clorose foliar, superbrotamento de ramos, desenvolvimento anormal do cálice, encurtamento de entre-nós, redução no tamanho de folhas, flores e frutos. Através de duplo PCR, utilizando os iniciadores R16 mF1/mR2 e R16 F2n/R2, fragmentos de DNA de 1,2 kb foram amplificados de amostras sintomáticas, demonstrando a presença de fitoplasma nos tecidos das plantas. O uso de iniciadores específicos demonstrou que estes fitoplasmas eram afiliados ao grupo 16SrIII. Análises de RFLP, usando as enzimas de restrição AluI, HpaII, KpnI, MboI, MseI e RsaI confirmaram que os fitoplasmas detectados eram representantes do grupo 16SrIII. Os fragmentos de DNA amplificados foram clonados em Escherichia coli, sequenciados e comparados, por homologia de seqüência, entre si e com outros fitoplasmas do grupo 16SrIII. Um índice de similaridade de seqüência acima de 95% foi encontrado quando seqüências dos fitoplasmas detectados em tomate e berinjela foram comparadas com aquelas de outros representantes do grupo 16SrIII. Um índice de 98-99% foi obtido quando seqüências dos fitoplasmas encontrados em tomate e berinjela foram comparadas entre si. Estes resultados evidenciaram que o enfezamento do tomateiro e da berinjela podem estar associados a um mesmo fitoplasma, com base na análise de seqüências do gene do 16S rDNA.

Application of response surface methodology to study the biological removal of nitrogen from effluent of cattle slaughterhouse in a sequencing batch reactor

The aim of this study was to evaluate the efficiency of a sequencing batch reactor (SBR) on biological removal of nitrogen from cattle slaughterhouse wastewater by nitrification/denitrification processes. The effects of initial concentration of ammoniacal nitrogen were investigated at 100; 150 and 200 mg L-1 and air flow rate at 0.125; 0.375 and 0.625 L min¹ Lreactor-1 on the nitrogen compounds removal, by a Central Composite Rotational Design (CCRD) configuration. There were variations from 9.2 to 94.9%, 4.0 to 19.6% and 20.8 to 92.0% in the conversion of ammoniacal nitrogen to nitrate and nitrite concentration and removal of total nitrogen, respectively. The increase of air flow rate and decrease of the initial concentration of ammoniacal nitrogen resulted in higher efficiencies of total nitrogen removal, as well as the conversion of ammoniacal nitrogen to nitrate. During the pre-established intervals of this study, the removal and conversion efficiencies of nitrogen compounds above 85% were achieved in air flow rate variations from 0.375 to 0.725 L min-1 Lreactor-1 and initial concentration of ammoniacal nitrogen from 80 to 200 mg L-1. On denitrification process, we obtained efficiencies from 91.5 to 96.9% on the removal of nitrite/nitrate and from 78.3 to 87.9% on the removal of organic matter.

Effect of cycle time and airflow in biological nitrogen removal from poultry slaughterhouse wastewater using sequencing batch reactor

This study aimed to evaluate the influence of airflow (0.25, 0.50 and 0.75 L.L-1.min-1) and cycle time (10.45 h, 14.25 h and 17.35 h) on a sequencing batch reactor (SBR) performance in promoting nitrification and denitrification of poultry slaughterhouse wastewater. The operational stages included feeding, aerobic and anoxic reactions, sedimentation and discharge. SBR was operated in a laboratory scale with a working volume of 4 L, keeping 25% of biomass retained inside the reactor as inoculum for the next batch. In the anoxic stage, C: N ratio was maintained between 5 and 6 by adding cassava starch wastewater. A factorial design (22) with five repetitions was designed at the central point to evaluate the influence of cycle time and airflow on total inorganic nitrogen removal (N-NH4++N-NO2-+N-NO3-) and in the whole process (nitrification and denitrification). The highest total inorganic nitrogen removal (93.3%) was observed for airflow of 0.25 L.L-1.min‑1 and a cycle time of 14.25 h. At the end of the experiment, the sludge inside the reactor was characterized by fluorescent in situ hybridization (FISH), indicating the presence of ammonia and nitrite oxidizing bacteria.

Genetic characterization of Brazilian bovine viral diarrhea virus isolates by partial nucleotide sequencing of the 5'-UTR region

Nineteen isolates of bovine viral diarrhea virus (BVDV) from Brazil were genetically characterized through partial nucleotide sequencing and analysis of the 5'UTR region. The isolates were grouped as BVDV-1 (11/19), BVDV-2 (6/19) or "atypical" pestivirus (2/19). Among the BVDV-1, eight isolates were classified as subgenotype BVDV-1a, whereas most (4 out of 6) BVDV-2 belonged to subgenotype 2b. Two isolates from aborted fetuses were not classified into any genetic group, being considered atypical BVDVs. Genetic diversity among Brazilian BVDV isolates may be responsible for vaccination and diag-nostic failure and therefore may influence the control strategies for BVDV infection in the country.

Uso de PCR e sequenciamento do rDNA 16S para identificação de bactérias do gênero Staphylococcus isoladas de mastite bovina

O objetivo deste trabalho foi identificar espécies de Staphylococcus (n=100) isoladas de mastite em rebanhos bovinos do Estado de Minas Gerais. Para esta finalidade foram utilizadas reações de PCR empregando oligonucleotídeos iniciadores descritos anteriormente para amplificar genes específicos de S. aureus (femA), S. intermedius (rDNA 16S) e S. hyicus (rDNA 16S-23S) e o sequenciamento do rDNA 16S. De acordo com as reações de PCR, 83 isolados foram identificados como S. aureus, 13 isolados como S. intermedius, dois como S. hyicus e dois isolados não foram identificados. Foram submetidos ao sequenciamento do rDNA 16S seis isolados identificados como S. aureus e os 17 restantes. Os seis isolados identificados como S. aureus confirmaram essa identificação. Dos outros 17 isolados, 13 foram identificados como S. chromogenes e quatro como S. hyicus, com similaridade igual ou superior a 99%. Baseando-se nos resultados da reação de PCR do gene femA e do sequenciamento do rDNA 16S, foram identificados 83 S. aureus, 13 S. chromogenes e quatro S. hyicus. Neste estudo os oligonucleotídeos iniciadores empregados na reação de PCR para S. intermedius não foram específicos, pois amplificaram também S. chromogenes; e os empregados na reação de PCR para S. hyicus não foram sensíveis, pois falharam na identificação de dois isolados de S. hyicus. A identificação definitiva das duas últimas espécies somente foi possível pelo sequenciamento do rDNA 16S.

Sequencing and expression analysis of hepcidin mRNA in donkey (Equus asinus) liver

The hypoferremia that is observed during systemic inflammatory processes is mediated by hepcidin, which is a peptide that is mainly synthesized in the livers of several mammalian species. Hepcidin plays a key role in iron metabolism and in the innate immune system. It's up-regulation is particularly useful during acute inflammation, and it restricts the iron availability that is necessary for the growth of pathogenic microorganisms. In this study, the hepcidin mRNA of Equus asinus has been characterized, and the expression of donkey hepcidin in the liver has been determined. The donkey hepcidin sequence has an open reading frame (ORF) of 261 nucleotides, and the deduced corresponding protein sequence has 86 amino acids. The amino acid sequence of donkey hepcidin was most homologous to Equus caballus (98%). The mature donkey hepcidin sequence (25 amino acids) was 100% homologous to the equine mature hepcidin and has eight conserved cysteine residues that are found in all of the investigated hepcidin sequences. The expression profile of donkey hepcidin in the liver was high and was similar to the reference gene expression. The donkey hepcidin sequence was deposited in GenBankTM (HQ902884) and may be useful for additional studies on iron metabolism and the inflammatory process in this species.

Identification of new flagellin-encoding fliC genes in Escherichia coli isolated from domestic animals using RFLP-PCR and sequencing methods

Identification of Escherichia coli requires knowledge regarding the prevalent serotypes and virulence factors profiles allows the classification in pathogenic/non-pathogenic. However, some of these bacteria do not express flagellar antigen invitro. In this case the PCR-restriction fragment length polymorphism (RFLP-PCR) and sequencing of the fliC may be suitable for the identification of antigens by replacing the traditional serology. We studied 17 samples of E. coli isolated from animals and presenting antigen H nontypeable (HNT). The H antigens were characterized by PCR-RFLP and sequencing of fliC gene. Three new flagellin genes were identified, for which specific antisera were obtained. The PCR-RFLP was shown to be faster than the serotyping H antigen in E. coli, provided information on some characteristics of these antigens and indicated the presence of new genes fliC.