Identification and characterization of periplasmic proteins implicated in the adaptation of Helicobacter pylori to the human gastric niche

Helicobacter pylori è un batterio Gram-negativo in grado di colonizzare la mucosa gastrica umana e persistere per l'intero arco della vita dell'ospite. E' associato a patologie gastrointestinali, quali gastrite cronica, ulcere gastriche e duodenali, adenocarcinomi e linfomi gastrici. Si tratta di uno dei patogeni più diffusi, presente in circa metà della popolazione mondiale, e il solo che si è adattato a vivere nell'ambiente ostile dello stomaco umano. Molteplici sono i fattori di virulenza che permettono al batterio la colonizzazione della nicchia gastrica e contribuiscono, anche attraverso l' induzione di una risposta infiammatoria, a profonde modificazioni dell' omeostasi gastrica. Queste ultime si associano, ad esempio, all'iperproduzione di fattori proinfiammatori, ad alterazioni sia della regolazione della secrezione acida gastrica sia del ciclo cellulare e della morte cellulare programmata (apoptosi) delle cellule epiteliali gastriche, a disordini nel metabolismo del ferro e a carenze di elementi essenziali. Studi sulla diversità genetica di H. pylori osservata in ceppi isolati da varie regioni del mondo, dimostrano che tale batterio ha avuto una coevoluzione col genere umano attraverso la storia, ed è verosimile che H. pylori sia stato un costituente del microbiota gastrico per almeno 50.000 anni. Scopo della tesi è stato quello di identificare e caratterizzare proteine importanti per la colonizzazione e l'adattamento di H. pylori alla nicchia gastrica. In particolare gli sforzi si sono concentrati su due proteine periplasmatiche, la prima coinvolta nella difesa antiossidante (l'enzima catalasi-like, HP0485), e la seconda nel trasporto di nutrienti presenti nell'ambiente dello stomaco all'interno della cellula (la componente solubile di un ABC transporter, HP0298). La strategia utilizzata prevede un'analisi bioinformatica preliminare, l'ottenimento del gene per amplificazione, mediante PCR, dal genoma dell'organismo, la costruzione di un vettore per il clonaggio, l'espressione eterologa in E. coli e la successiva purificazione. La proteina così ottenuta viene caratterizzata mediante diverse tecniche, quali spettroscopia UV, dicroismo circolare, gel filtrazione analitica, spettrometria di massa. Il capitolo 1 contiene un'introduzione generale sul batterio, il capitolo 2 e il capitolo 3 descrivono gli studi relativi alle due proteine e sono entrambi suddivisi in un abstract iniziale, un'introduzione, la presentazione dei risultati, la discussione di questi ultimi, i materiali e i metodi utilizzati. La catalasi-like (HP0485) è una proteina periplasmatica con struttura monomerica, appartenente ad una famiglia di enzimi a funzione per la maggior parte sconosciuta, ma evolutivamente correlati alla ben nota catalasi, attore fondamentale nella difesa di H. pylori, grazie alla sua azione specifica di rimozione dell'acqua ossigenata. HP0485, pur conservando il fold catalasico e il legame al cofattore eme, non può compiere la reazione di dismutazione dell'acqua ossigenata; possiede invece un'attività perossidasica ad ampio spettro, essendo in grado di accoppiare la riduzione del perossido di idrogeno all'ossidazione di diversi substrati. Come la catalasi, lavora ad alte concentrazioni di aqua ossigenata e non arriva a saturazione a concentrazioni molto elevate di questo substrato (200 mM); la velocità di reazione catalizzata rimane lineare anche a questi valori, aspetto che la differenzia dalle perossidasi che vengono in genere inattivate da concentrazioni di perossido di idrogeno superiori a 10-50 mM. Queste caratteristiche di versatilità e robustezza suggeriscono che la catalasi-like abbia un ruolo di scavenger dell'acqua ossigenata e probabilmente anche un'altra funzione connessa al suo secondo substrato, ossia l'ossidazione di composti nello spazio periplasmatico cellulare. Oltre alla caratterizzazione dell'attività è descritta anche la presenza di un ponte disolfuro, conservato nelle catalasi-like periplasmatiche, con un ruolo nell'assemblaggio dell'eme per ottenere un enzima attivo e funzionale. La proteina periplasmatica HP0298, componente di un sistema di trasporto ABC, è classificata come trasportatore di dipeptidi e appartiene a una famiglia di proteine in grado di legare diversi substrati, tra cui di- e oligopeptidi, nichel, eme, glutatione. Benchè tutte associate a trasportatori di membrana batterici, queste proteine presentano un dominio di legame al substrato che risulta essere conservato nei domini extracellulari di recettori specifici di mammifero e uomo. Un esempio sono i recettori ionotropici e metabotropici del sistema nervoso. Per caratterizzare questa proteina è stato messo a punto un protocollo di ligand-fishing accoppiato alla spettrometria di massa. La proteina purificata, avente un tag di istidine, è stata incubata con un estratto cellulare di H. pylori per poter interagire con il suo substrato specifico all'interno dell'ambiente naturale in cui avviene il legame. Il complesso proteina-ligando è stato poi purificato per cromatografia di affinità e analizzato mediante HPLC-MS. L'identificazione dei picchi differenziali tra campioni con la proteina e 5 campioni di controllo ha portato alla caratterizzazione di pentapeptidi particolarmente ricchi in aminoacidi idrofobici e con almeno un residuo carico negativamente. Considerando che H. pylori necessita di alcuni aminoacidi essenziali, per la maggior parte idrofobici, e che lo stomaco umano è particolarmente ricco di peptidi prodotti dalla digestione delle proteine introdotte con il cibo, il ruolo fisiologico di HP0298 potrebbe essere l'internalizzazione di peptidi, con caratteristiche specifiche di lunghezza e composizione, che sono naturalmente presenti nella nicchia gastrica.

Tile Panel in the form of an Architectural Niche

Hasan ibn 'Ali ibn Ahmad Babavaih; 4 ft. 1/2 in.x 1 ft. 11 1/2 in.; stonepaste, modeled; inglaze painted in blue, luster-painted on on opaque white glaze

Testing the niche apportionment hypothesis with parasite communities: is random assortment always the rule?

Niche apportionment models have only been applied once to parasite communities. Only the random assortment model (RA), which indicates that species abundances are independent from each other and that interspecific competition is unimportant, provided a good fit to 3 out of 6 parasite communities investigated. The generality of this result needs to be validated, however. In this study we apply 5 niche apportionment models to the parasite communities of 14 fish species from the Great Barrier Reef. We determined which model fitted the data when using either numerical abundance or biomass as an estimate of parasite abundance, and whether the fit of niche apportionment models depends on how the parasite community is defined (e.g. ecto, endoparasites or all parasites considered together). The RA model provided a good fit for the whole community of parasites in 7 fish species when using biovolume (as a surrogate of biomass) as a measure of species abundance. The RA model also fitted observed data when ecto- and endoparasites were considered separately, using abundance or biovolume, but less frequently. Variation in fish sizes among species was not associated with the probability of a model fitting the data. Total numerical abundance and biovolume of parasites were not related across host species, suggesting that they capture different aspects of abundance. Biovolume is not only a better measurement to use with niche-orientated models, it should also be the preferred descriptor to analyse parasite community structure in other contexts. Most of the biological assumptions behind the RA model, i.e. randomness in apportioning niche space, lack of interspecific competition, independence of abundance among different species, and species with variable niches in changeable environments, are in accordance with some previous findings on parasite communities. Thus, parasite communities may generally be unsaturated with species, with empty niches, and interspecific interactions may generally be unimportant in determining parasite community structure.

Restaurant Customer Loyalty: A Qualitative Assessment of Niche Brands

Using the Loyalty Triangle framework developed by Lewis and Shoemaker (1999) and focus group methodology, the study examined how a niche brand restaurant best achieved long-term loyalty. Results indicate that customers are loyal to a niche brand because of the unique characteristics inherent to the brand. Customers have higher perceptions of such qualities as the presentation of service, consistency of product, and the benefits offered by the loyalty program than characteristics that are shared across all brands. Niche brand restaurants can be more effective in developing these qualities to promote customer loyalty.

Relative roles of dispersal dynamics and competition in determining the isotopic niche breadth of a wetland fish

1. The niche variation hypothesis predicts that among-individual variation in niche use will increase in the presence of intraspecific competition and decrease in the presence of interspecific competition. We sought to determine whether the local isotopic niche breadth of fish inhabiting a wetland was best explained by competition for resources and the niche variation hypothesis, by dispersal of individuals from locations with different prey resources or by a combination of the two. We analysed stable isotopes of carbon and nitrogen as indices of feeding niche and compared metrics of within-site spread to characterise site-level isotopic niche breadth. We then evaluated the explanatory power of competing models of the direct and indirect effects of several environmental variables spanning gradients of disturbance, competition strength and food availability on among-individual variation of the eastern mosquitofish (Gambusia holbrooki). 2. The Dispersal model posits that only the direct effect of disturbance (i.e. changes in water level known to induce fish movement) influences among-individual variation in isotopic niche. The Partitioning model allows for only direct effects of local food availability on among-individual variation. The Combined model allows for both hypotheses by including the direct effects of disturbance and food availability. 3. A linear regression of the Combined model described more variance than models limited to the variables of either the Dispersal or Partitioning models. Of the independent variables considered, the food availability variable (per cent edible periphyton) explained the most variation in isotopic niche breadth, followed closely by the disturbance variable (days since last drying event). 4. Structural equation modelling provided further evidence that the Combined model was best supported by the data, with the Partitioning and the Dispersal models only modestly less informative. Again, the per cent edible periphyton was the variable with the largest direct effect on niche variability, with other food availability variables and the disturbance variable only slightly less important. Indirect effects of heterospecific and conspecific competitor densities were also important, through their effects on prey density. 5. Our results support the Combined hypotheses, although partitioning mechanisms appear to explain the most diet variation among individuals in the eastern mosquitofish. The results also support some predictions of the niche variation hypothesis, although both conspecific and interspecific competition appeared to increase isotopic niche breadth in contrast to predictions that interspecific competition would decrease it. We think this resulted from high diet overlap of co-occurring species, most of which consume similar macroinvertebrates.

Latitudinal shift in thermal niche breadth results from thermal release during a climate-mediated range expansion

Funded by Biodiversity and Ecosystem Services in a Changing Climate Wenner-Gren Foundation Swedish Research Council The Royal Swedish Academy of Sciences Stiftelsen Anna-Greta Holger Crafoords Fund The Crafoord Foundation

Latitudinal shift in thermal niche breadth results from thermal release during a climate-mediated range expansion

Funded by Biodiversity and Ecosystem Services in a Changing Climate Wenner-Gren Foundation Swedish Research Council The Royal Swedish Academy of Sciences Stiftelsen Anna-Greta Holger Crafoords Fund The Crafoord Foundation

Model updating using genetic algorithms with sequential niche technique

The authors would like to express their gratitude to organizations and people that supported this research. Piotr Omenzetter’s work within the Lloyd’s Register Foundation Centre for Safety and Reliability Engineering at the University of Aberdeen is supported by Lloyd’s Register Foundation. The Foundation helps to protect life and property by supporting engineering-related education, public engagement and the application of research. Ben Ryder of Aurecon and Graeme Cummings of HEB Construction assisted in obtaining access to the bridge and information for modelling. Luke Williams and Graham Bougen, undergraduate research students, assisted with testing.

Latitudinal shift in thermal niche breadth results from thermal release during a climate-mediated range expansion

Funded by Biodiversity and Ecosystem Services in a Changing Climate Wenner-Gren Foundation Swedish Research Council The Royal Swedish Academy of Sciences Stiftelsen Anna-Greta Holger Crafoords Fund The Crafoord Foundation

Modelled niche centres and niche breadths of open ocean phytoplankton taxa

This data contains realized ecological niche estimates of phytoplankton taxa within the mixed layer of the open ocean. The estimates are based on data from the MARine Ecosystem DATa (MAREDAT) initiative, and cover five phytoplankton functional types: coccolithophores (40 species), diatoms (87 species), diazotrophs (two genera), Phaeocystis (two species) and picophytoplankton (two genera). Considered as major niche dimensions were temperature (°C), mixed layer depth (MLD; m), nitrate concentration (µmoles/L), mean photosynthetically active radiation in the mixed layer (MLPAR; µmoles/m**2/s), salinity, and the excess of phosphate versus nitrate relative to the Redfield ratio (P*; µmoles/L). For each niche dimension at a time, conditions at presence locations of the taxa were contrasted with conditions in 12 000 randomly sampled points from the open ocean using MaxEnt models. We used the quartiles of the response curves of these models to parameterize realized niche centers and niche breadths: the median (q50) of the response curves was considered to be the niche center and the distance between the lower quartile (q25) and the upper quartile (q75) was used as a rough estimate of niche breadth. We only reported meaningful niche estimates, i.e., estimates based on MaxEnt models that perform significantly better than random, as indicated by an area under the curve (AUC) score significantly larger than 0.5.