Study on the effects of near-future ocean acidification on marine yeasts: a microcosm approach

Marine yeasts play an important role in biodegradation and nutrient cycling and are often associated with marine flora and fauna. They show maximum growth at pH levels lower than present-day seawater pH. Thus, contrary to many other marine organisms, they may actually profit from ocean acidification. Hence, we conducted a microcosm study, incubating natural seawater from the North Sea at present-day pH (8.10) and two near-future pH levels (7.81 and 7.67). Yeasts were isolated from the initial seawater sample and after 2 and 4 weeks of incubation. Isolates were classified by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) and representative isolates were identified by partial sequencing of the large subunit rRNA gene. From the initial seawater sample, we predominantly isolated a yeast-like filamentous fungus related to Aureobasidium pullulans, Cryptococcus sp., Candida sake, and various cold-adapted yeasts. After incubation, we found more different yeast species at near-future pH levels than at present-day pH. Yeasts reacting to low pH were related to Leucosporidium scottii, Rhodotorula mucilaginosa, Cryptococcus sp., and Debaryomyces hansenii. Our results suggest that these yeasts will benefit from seawater pH reductions and give a first indication that the importance of yeasts will increase in a more acidic ocean.

Timing performances of a data acquisition system for time of flight PET

We are investigating the performances of a data acquisition system for Time of Flight PET, based on LYSO crystal slabs and 64 channels Silicon Photomultipliers matrices (1.2 cm2 of active area each). Measurements have been performed to test the timing capability of the detection system (SiPM matices coupled to a LYSO slab and the read-out electronics) with both test signal and radioactive source.

Mapping of contact sites in complex formation between transducin and light-activated rhodopsin by covalent crosslinking: Use of a photoactivatable reagent

Interaction of light-activated rhodopsin with transducin (T) is the first event in visual signal transduction. We use covalent crosslinking approaches to map the contact sites in interaction between the two proteins. Here we use a photoactivatable reagent, N-[(2-pyridyldithio)-ethyl], 4-azido salicylamide. The reagent is attached to the SH group of cytoplasmic monocysteine rhodopsin mutants by a disulfide-exchange reaction with the pyridylthio group, and the derivatized rhodopsin then is complexed with T by illumination at λ >495 nm. Subsequent irradiation of the complex at λ310 nm generates covalent crosslinks between the two proteins. Crosslinking was demonstrated between T and a number of single cysteine rhodopsin mutants. However, sites of crosslinks were investigated in detail only between T and the rhodopsin mutant S240C (cytoplasmic loop V-VI). Crosslinking occurred predominantly with Tα. For identification of the sites of crosslinks in Tα, the strategy used involved: (i) derivatization of all of the free cysteines in the crosslinked proteins with N-ethylmaleimide; (ii) reduction of the disulfide bond linking the two proteins and isolation of all of the Tα species carrying the crosslinked moiety with a free SH group; (iii) adduct formation of the latter with the N-maleimide moiety of the reagent, maleimido-butyryl-biocytin, containing a biotinyl group; (iv) trypsin degradation of the resulting Tα derivatives and isolation of Tα peptides carrying maleimido-butyryl-biocytin by avidin-agarose chromatography; and (v) identification of the isolated peptides by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry. We found that crosslinking occurred mainly to two C-terminal peptides in Tα containing the amino acid sequences 310–313 and 342–345.

Purification and Characterization of a Low-Molecular-Weight Phospholipase A2 from Developing Seeds of Elm1

Phospholipase A2 (PLA2) was purified about 180,000 times compared with the starting soluble-protein extract from developing elm (Ulmus glabra) seeds. On sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis the purified fraction showed a single protein band with a mobility that corresponded to 15 kD, from which activity could be recovered. When analyzed by matrix-assisted laser-desorption ionization-time-of-flight mass spectrometry, the enzyme had a deduced mass of 13,900 D. A 53-amino acid-long N-terminal sequence was determined and aligned with other sequences, giving 62% identity to the deduced amino acid sequence of some rice (Oryza sativa) expressed sequence tag clones. The purified enzyme had an alkaline pH optimum and required Ca2+ for activity. It was unusually stable with regard to heat, acidity, and organic solvents but was sensitive to disulfide bond-reducing agents. The enzyme is a true PLA2, neither hydrolyzing the sn-1 position of phosphatidylcholine nor having any activity toward lysophosphatidylcholine or diacylglycerol. The biochemical data and amino acid sequence alignments indicate that the enzyme is related to the well-characterized family of animal secretory PLA2s and, to our knowledge, is the first plant enzyme of this type to be described.

Co-encapsulation of enzymes and antibodies for chemical deactivation of pathogens on paper

Le papier bioactif est obtenu par la modification de substrat du papier avec des biomolécules et des réactifs. Ce type de papier est utilisé dans le développement de nouveaux biocapteurs qui sont portables, jetables et économiques visant à capturer, détecter et dans certains cas, désactiver les agents pathogènes. Généralement les papiers bioactifs sont fabriqués par l’incorporation de biomolécules telles que les enzymes et les anticorps sur la surface du papier. L’immobilisation de ces biomolécules sur les surfaces solides est largement utilisée pour différentes applications de diagnostic comme dans immunocapteurs et immunoessais mais en raison de la nature sensible des enzymes, leur intégration au papier à grande échelle a rencontré plusieurs difficultés surtout dans les conditions industrielles. Pendant ce temps, les microcapsules sont une plate-forme intéressante pour l’immobilisation des enzymes et aussi assez efficace pour permettre à la fonctionnalisation du papier à grande échelle car le papier peut être facilement recouvert avec une couche de telles microcapsules. Dans cette étude, nous avons développé une plate-forme générique utilisant des microcapsules à base d’alginate qui peuvent être appliquées aux procédés usuels de production de papier bioactif et antibactérien avec la capacité de capturer des pathogènes à sa surface et de les désactiver grâce à la production d’un réactif anti-pathogène. La conception de cette plate-forme antibactérienne est basée sur la production constante de peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent antibactérien à l’intérieur des microcapsules d’alginate. Cette production de peroxyde d’hydrogène est obtenue par oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase encapsulée à l’intérieur des billes d’alginate. Les différentes étapes de cette étude comprennent le piégeage de la glucose oxydase à l’intérieur des microcapsules d’alginate, l’activation et le renforcement de la surface des microcapsules par ajout d’une couche supplémentaire de chitosan, la vérification de la possibilité d’immobilisation des anticorps (immunoglobulines G humaine comme une modèle d’anticorps) sur la surface des microcapsules et enfin, l’évaluation des propriétés antibactériennes de cette plate-forme vis-à-vis l’Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) en tant qu’un représentant des agents pathogènes. Après avoir effectué chaque étape, certaines mesures et observations ont été faites en utilisant diverses méthodes et techniques analytiques telles que la méthode de Bradford pour dosage des protéines, l’électroanalyse d’oxygène, la microscopie optique et confocale à balayage laser (CLSM), la spectrométrie de masse avec désorption laser assistée par matrice- temps de vol (MALDI-TOF-MS), etc. Les essais appropriés ont été effectués pour valider la réussite de modification des microcapsules et pour confirmer à ce fait que la glucose oxydase est toujours active après chaque étape de modification. L’activité enzymatique spécifique de la glucose oxydase après l’encapsulation a été évaluée à 120±30 U/g. Aussi, des efforts ont été faits pour immobiliser la glucose oxydase sur des nanoparticules d’or avec deux tailles différentes de diamètre (10,9 nm et 50 nm) afin d’améliorer l’activité enzymatique et augmenter l’efficacité d’encapsulation. Les résultats obtenus lors de cette étude démontrent les modifications réussies sur les microcapsules d’alginate et aussi une réponse favorable de cette plate-forme antibactérienne concernant la désactivation de E. coli K-12. La concentration efficace de l’activité enzymatique afin de désactivation de cet agent pathogénique modèle a été déterminée à 1.3×10-2 U/ml pour une concentration de 6.7×108 cellules/ml de bactéries. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’anticorps immobilisé dans la désactivation des agents pathogènes et également intégrer la plate-forme sur le papier et valider l’efficacité du système une fois qu’il est déposé sur papier.

Short communication: Role of Streptococcus pluranimalium in Mediterranean buffaloes (Bubalus bubalis) with different udder health statuses

The aims of the current study were to describe presence and clinical role over time of Streptococcus pluranimalium isolated in milk samples of Mediterranean buffalo (MB). Two hundred composite milk samples originating from 40 primiparous MB were collected at 10, 30, 60, 90, and 150d in milk (DIM) and from 20 pluriparous MB at 77 to 120 DIM. Milk samples were used for analysis of somatic cell counts, bacteriological cultures, and identification (matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry). Nine of 200 (4.5%) samples of primiparous MB and 3 of 20 (15%) samples of pluriparous MB were positive for Strep. pluranimalium. The prevalence of the bacterium in primipari was 0% (0/40) at 10, 30, and 150 DIM, whereas it was 5 (2/40) and 17.5% (7/40) at 60 and 90 DIM, respectively. Eight primipari were positive only once, whereas 1 was positive at 2 different samplings. Mono-infection was not detected in any of the age categories or udder health status. Infections were transient in primipari. Clinical mastitis was observed in primipari once at 90 DIM, subclinical mastitis detected twice in the same animals at 60 and 90 DIM, and intramammary infections were diagnosed 1 and 5 times at 60 and 90 DIM in primipari, respectively, whereas 3 infections were diagnosed in pluripari. The clinical reflections demonstrate for the first time the presence of Strep. pluranimalium in MB and its association with different udder health status. Nevertheless, it cannot be excluded that the bacterium may simply follow a pattern of commensal or opportunistic behavior, taking advantage of a preexisting bacterial udder infection.

Untersuchung des Einflusses der point spread function (PSF)- und time-of-flight (TOF)-Bilddatenrekonstruktion auf die F18-FDG-PET/CT-basierte Zielvolumendefinition kolorektaler Lebermetastasen

Universität Magdeburg, Dissertation, 2016

Co-encapsulation of enzymes and antibodies for chemical deactivation of pathogens on paper

Le papier bioactif est obtenu par la modification de substrat du papier avec des biomolécules et des réactifs. Ce type de papier est utilisé dans le développement de nouveaux biocapteurs qui sont portables, jetables et économiques visant à capturer, détecter et dans certains cas, désactiver les agents pathogènes. Généralement les papiers bioactifs sont fabriqués par l’incorporation de biomolécules telles que les enzymes et les anticorps sur la surface du papier. L’immobilisation de ces biomolécules sur les surfaces solides est largement utilisée pour différentes applications de diagnostic comme dans immunocapteurs et immunoessais mais en raison de la nature sensible des enzymes, leur intégration au papier à grande échelle a rencontré plusieurs difficultés surtout dans les conditions industrielles. Pendant ce temps, les microcapsules sont une plate-forme intéressante pour l’immobilisation des enzymes et aussi assez efficace pour permettre à la fonctionnalisation du papier à grande échelle car le papier peut être facilement recouvert avec une couche de telles microcapsules. Dans cette étude, nous avons développé une plate-forme générique utilisant des microcapsules à base d’alginate qui peuvent être appliquées aux procédés usuels de production de papier bioactif et antibactérien avec la capacité de capturer des pathogènes à sa surface et de les désactiver grâce à la production d’un réactif anti-pathogène. La conception de cette plate-forme antibactérienne est basée sur la production constante de peroxyde d’hydrogène en tant qu’agent antibactérien à l’intérieur des microcapsules d’alginate. Cette production de peroxyde d’hydrogène est obtenue par oxydation du glucose catalysée par la glucose oxydase encapsulée à l’intérieur des billes d’alginate. Les différentes étapes de cette étude comprennent le piégeage de la glucose oxydase à l’intérieur des microcapsules d’alginate, l’activation et le renforcement de la surface des microcapsules par ajout d’une couche supplémentaire de chitosan, la vérification de la possibilité d’immobilisation des anticorps (immunoglobulines G humaine comme une modèle d’anticorps) sur la surface des microcapsules et enfin, l’évaluation des propriétés antibactériennes de cette plate-forme vis-à-vis l’Escherichia coli K-12 (E. coli K-12) en tant qu’un représentant des agents pathogènes. Après avoir effectué chaque étape, certaines mesures et observations ont été faites en utilisant diverses méthodes et techniques analytiques telles que la méthode de Bradford pour dosage des protéines, l’électroanalyse d’oxygène, la microscopie optique et confocale à balayage laser (CLSM), la spectrométrie de masse avec désorption laser assistée par matrice- temps de vol (MALDI-TOF-MS), etc. Les essais appropriés ont été effectués pour valider la réussite de modification des microcapsules et pour confirmer à ce fait que la glucose oxydase est toujours active après chaque étape de modification. L’activité enzymatique spécifique de la glucose oxydase après l’encapsulation a été évaluée à 120±30 U/g. Aussi, des efforts ont été faits pour immobiliser la glucose oxydase sur des nanoparticules d’or avec deux tailles différentes de diamètre (10,9 nm et 50 nm) afin d’améliorer l’activité enzymatique et augmenter l’efficacité d’encapsulation. Les résultats obtenus lors de cette étude démontrent les modifications réussies sur les microcapsules d’alginate et aussi une réponse favorable de cette plate-forme antibactérienne concernant la désactivation de E. coli K-12. La concentration efficace de l’activité enzymatique afin de désactivation de cet agent pathogénique modèle a été déterminée à 1.3×10-2 U/ml pour une concentration de 6.7×108 cellules/ml de bactéries. D’autres études sont nécessaires pour évaluer l’efficacité de l’anticorps immobilisé dans la désactivation des agents pathogènes et également intégrer la plate-forme sur le papier et valider l’efficacité du système une fois qu’il est déposé sur papier.

Development and Application of Improvements to the Tile-based Fisher Ratio Method and Fundamental Instrument Considerations for Non-targeted Analysis using Two-dimensional Gas Chromatography

Thesis (Ph.D.)--University of Washington, 2016-06

Proteomic analysis of k-casein micro-heterogeneity

The proteome of bovine milk is dominated by just six gene products that constitute approximately 95% of milk protein. Nonetheless, over 150 protein spots can be readily detected following two-dimensional electrophoresis of whole milk. Many of these represent isoforms of the major gene products produced through extensive posttranslational modification. Peptide mass fingerprinting of in-gel tryptic digests (using matrix-assisted laser desorption/ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) in reflectron mode with alpha-cyano-4-hydroxycinnamic acid as the matrix) identified 10 forms of K-casein with isoelectric point (pl) values from 4.47 to 5.81, but could not distinguish between them. MALDI-TOF MS in linear mode, using sinapinic acid as the matrix, revealed a large tryptic peptide (mass > 5990 Da) derived from the C-terminus that contained all the known sites of genetic variance, phosphorylation and glycosylation. Two genetic variants present as singly or doubly phosphorylated forms could be distinguished using mass data alone. Glycoforms containing a single acidic tetrasaccharide were also identified. The differences in electrophoretic mobility of these isoforms were consistent with the addition of the acidic groups. While more extensively glycosylated forms were also observed, substantial loss of N-acetylneuraminic acid from the glycosyl group was evident in the MALDI spectra such that ions corresponding to the intact glycopeptide were not observed and assignment of the glycoforms was not possible. However, by analysing the pl shifts observed on the two-dimensional gels in conjunction with the MS data, the number of N-acetylneuraminic acid residues, and hence the glycoforms present, could be determined.

Rapid screening of 4000 individuals for germ-line variations in the BRAF gene

Background: The BRAF gene is frequently somatically altered in malignant melanoma. A majority of variations are at the valine 600 residue leading to a V600E substitution that constitutively activates the kinase. We screened 4000 patient and control DNAs for germ-line variations at the valine 600 residue. Methods: We developed a novel assay by adapting single-base variation assays and software for MALDI-TOF (matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight) mass spectrometry to screen for all 5 reported variants at codon 600 of the BRAF gene. We screened a case-control collection comprising samples from 1082 melanoma patients and 154 of their unaffected relatives from 1278 families and from 2744 individuals from 659 unselected twin families with no history of melanoma. A panel of 66 melanoma cell lines was used for variation-positive controls. Results: All melanoma cell lines that we had found previously to carry a codon 600 variation were verified in this study. Three of the 4 possible variants (V600E n = 47, V600K n = 2, V600R n = 1) were detected, but no case of V600D was available. No germ-line variants were found in the samples from the 3980 melanoma patients or from the control individuals. Conclusions: This new assay is a high-throughput, automated alternative to standard sequencing and can be used as a rapid initial screen for somatic variants associated with melanoma. Germ-line variants at valine 600 are unlikely to exist and do not contribute to the reported role of the BRAF gene in melanoma predisposition. (c) 2006 American Association for Clinical Chemistry.