Pathogenicity of Metarhizium anisopliae towards Rhipicephalus (Boophilus) microplus under laboratory and field conditions

Metarhizium anisopliae is one of the most studied agents of biological control of several arthropod plagues, including the cattle tick Rhipicephalus (Boophilus) microplus. Studies have been conducted to assess the fungal complex infection process towards its hosts. To accomplish that, mutant strains overexpressing or lacking assumed determinant genes for the process were constructed over the years. A fundamental experiment to demonstrate a particular gene or set of genes participation is the bioassay. The comparison of bioassays using wild and engineered strains is an essential tool to affirm a given gene is crucial in the process. Therefore, the in vitro bioassays should mimic the results obtained in tests under field conditions. In this study, tests under laboratory and filed conditions were done and a correlation analysis was performed in order to statistically validate in vitro bioassays. Tick egg laying, larvae hatching and host mortality were recorded in each experiment through 21 days, both under laboratory and field conditions. In all cases, M. anisopliae treatments were statistically different from the control treatments. A linear regression analysis was performed between the cases. Laboratory results showed a statistically significant correlation with the field conditions using the Pearson's Correlation Test (P < 0.01 host mortality - 0.969, tick egg laying - 0.977 and larvae hatching - 0.956). These results legitimize the in vitro bioassays and, therefore, constitute them as a valid tool for studying this fungus behavior, so they can be used to infer M. anisopliae response towards R. (Boophilus) microplus.

Rananos expression pattern during oogenesis and early embryonic development in Rhynchosciara americana

The Dipteran a native Brazilian insect that has become a valuable model system for developmental biology research because it provides an interesting opportunity to study a different type of insect oogenesis. Sequences from a cDNA library that was constructed with poly A + RNA from the ovaries of larvae at different ages were analyzed. Molecular characterization confirmed interesting findings, such as the presence of . The gene encodes a conserved RNA-binding protein that is required during early development for the maintenance and division of the primordial germ cells of Diptera. plays an important role in specifying the posterior regions of insect embryos and is important for abdomen formation. In the present work, we showed the spatial and temporal expression profiles of this important gene, which is involved in oogenesis and early development. Data mining techniques were used to obtain the complete sequence of . Bioinformatic tools were used to determine the following: (1) the secondary structure of the 3'-untranslated region of the mRNA, (2) the encoded protein of the isolated gene, (3) the conserved zinc-finger domains of the Nanos protein, and (4) phylogenetic analyses. Furthermore, RNA in situ hybridization and immunolocalization were used to determine mRNA and protein expression in the tissues that were studied and to define as a germ cell molecular marker.

DengueTools: innovative tools and strategies for the surveillance and control of dengue

Dengue fever is a mosquito-borne viral disease estimated to cause about 230 million infections worldwide every year, of which 25,000 are fatal. Global incidence has risen rapidly in recent decades with some 3.6 billion people, over half of the world's population, now at risk, mainly in urban centres of the tropics and subtropics. Demographic and societal changes, in particular urbanization, globalization, and increased international travel, are major contributors to the rise in incidence and geographic expansion of dengue infections. Major research gaps continue to hamper the control of dengue. The European Commission launched a call under the 7th Framework Programme with the title of 'Comprehensive control of Dengue fever under changing climatic conditions'. Fourteen partners from several countries in Europe, Asia, and South America formed a consortium named 'DengueTools' to respond to the call to achieve better diagnosis, surveillance, prevention, and predictive models and improve our understanding of the spread of dengue to previously uninfected regions (including Europe) in the context of globalization and climate change. The consortium comprises 12 work packages to address a set of research questions in three areas: Research area 1: Develop a comprehensive early warning and surveillance system that has predictive capability for epidemic dengue and benefits from novel tools for laboratory diagnosis and vector monitoring. Research area 2: Develop novel strategies to prevent dengue in children. Research area 3: Understand and predict the risk of global spread of dengue, in particular the risk of introduction and establishment in Europe, within the context of parameters of vectorial capacity, global mobility, and climate change. In this paper, we report on the rationale and specific study objectives of 'DengueTools'. DengueTools is funded under the Health theme of the Seventh Framework Programme of the European Community, Grant Agreement Number: 282589 Dengue Tools.

SmTRC1, a novel Schistosoma mansoni DNA transposon, discloses new families of animal and fungi transposons belonging to the CACTA superfamily

Abstract Background The CACTA (also called En/Spm) superfamily of DNA-only transposons contain the core sequence CACTA in their Terminal Inverted Repeats (TIRs) and so far have only been described in plants. Large transcriptome and genome sequence data have recently become publicly available for Schistosoma mansoni, a digenetic blood fluke that is a major causative agent of schistosomiasis in humans, and have provided a comprehensive repository for the discovery of novel genes and repetitive elements. Despite the extensive description of retroelements in S. mansoni, just a single DNA-only transposon belonging to the Merlin family has so far been reported in this organism. Results We describe a novel S. mansoni transposon named SmTRC1, for S. mansoni Transposon Related to CACTA 1, an element that shares several characteristics with plant CACTA transposons. Southern blotting indicates approximately 30–300 copies of SmTRC1 in the S. mansoni genome. Using genomic PCR followed by cloning and sequencing, we amplified and characterized a full-length and a truncated copy of this element. RT-PCR using S. mansoni mRNA followed by cloning and sequencing revealed several alternatively spliced transcripts of this transposon, resulting in distinct ORFs coding for different proteins. Interestingly, a survey of complete genomes from animals and fungi revealed several other novel TRC elements, indicating new families of DNA transposons belonging to the CACTA superfamily that have not previously been reported in these kingdoms. The first three bases in the S. mansoni TIR are CCC and they are identical to those in the TIRs of the insects Aedes aegypti and Tribolium castaneum, suggesting that animal TRCs may display a CCC core sequence. Conclusion The DNA-only transposable element SmTRC1 from S. mansoni exhibits various characteristics, such as generation of multiple alternatively-spliced transcripts, the presence of terminal inverted repeats at the extremities of the elements flanked by direct repeats and the presence of a Transposase_21 domain, that suggest a distant relationship to CACTA transposons from Magnoliophyta. Several sequences from other Metazoa and Fungi code for proteins similar to those encoded by SmTRC1, suggesting that such elements have a common ancestry, and indicating inheritance through vertical transmission before separation of the Eumetazoa, Fungi and Plants.

Detection of DENV-4 genotype I from mosquitoes collected in the city of Manaus, Brazil

Background Dengue epidemics have been reported in Brazil since 1981. In Manaus, a large city in the Amazon region, dengue is endemic with all four-virus serotypes (DENV-1, -2, -3, and -4) simultaneously causing human disease. In 2008, during a surveillance of dengue virus in mosquitoes in the district of Tancredo Neves in Manaus, 260 mosquitoes of Aedes genus were captured, identified and grouped into pools of 10 mosquitoes. Findings RNA extracts of mosquito pools were tested by a RT-Hemi-Nested-PCR for detection of flaviviruses. One amplicon of 222 bp, compatible with dengue virus serotype 4, was obtained from a pool of Aedes aegypti. The nucleotide sequence of the amplicon indicated that the mosquitoes were infected with DENV-4 of genotype I. This virus of Asian origin has been described in Manaus in 2008 infecting acute febrile illness patients. Conclusion This is the first report of dengue virus serotype 4 genotype I infecting Aedes aegypti in the Americas.

Impiego di Ciclopoidi (Crustacea, Copepoda) come agenti di lotta biologica contro le zanzare (Diptera, Culicidae)

Da 25 anni la letteratura scientifica internazionale riporta studi su varie specie di microcrostacei copepodi ciclopoidi dei generi Macrocyclops, Megacyclops e Mesocyclops predatori di larve di 1a e 2a età di culicidi. Si tratta di prove di predazione in laboratorio e in pieno campo, in diverse aree del pianeta nessuna delle quali riguarda l’Italia o il resto d’Europa, contro principalmente Aedes aegypti (L.), Ae. albopictus (Skuse) e altre specie del genere Anopheles e Culex. L’allevamento massale di copepodi ciclopoidi appare praticabile e questo, assieme alle buone prestazioni predatorie, rende tali ausiliari candidati assai interessanti contro le due principali specie di zanzare, Culex pipiens L. e Ae. albpopictus, che nelle aree urbane e periurbane italiane riescono a sfruttare raccolte d’acqua artificiali di volume variabile e a regime idrico periodico o permanente. Pertanto lo scopo dello studio è stato quello di arrivare a selezionare una o più specie di copepodi candidati per la lotta biologica e valutarne la possibilità applicativa nell’ambito dei programmi di controllo delle zanzare nocive dell’ambiente urbano. L’argomento del tutto nuovo per il nostro paese, è stato sviluppato attraverso varie fasi ciascuna delle quali propedeutica a quella successiva. •Indagine faunistica nell’area di pianura e costiera sulle specie di ciclopoidi associate a varie tipologie di raccolte d’acqua naturali e artificiali (fossi, scoline, canali, risaie e pozze temporanee). I campionamenti sono stati condotti con l’obiettivo di ottenere le specie di maggiori dimensioni (≥1 mm) in ristagni con diverse caratteristiche in termini di qualità dell’acqua e complessità biocenotica. •Prove preliminari di predazione in laboratorio con alcune specie rinvenute negli ambienti campionati, nei confronti delle larve di Ae. albopictus e Cx. pipiens. Le prestazioni di predazione sono state testate sottoponendo ai copepodi larve giovani di zanzare provenienti da allevamento e calcolato il numero giornaliero di larve attaccate. •Implementazione di un allevamento pilota della specie valutata più interessante, Macrocyclops albidus (Jurine) (Cyclopoida, Cyclopidae, Eucyclopinae), per i risultati ottenuti in laboratorio in termini di numero di larve predate/giorno e per le caratteristiche biologiche confacenti agli ambienti potenzialmente adatti ai lanci. Questa parte della ricerca è stata guidata dalla finalità di mettere a punto una tecnica di allevamento in scala in modo da disporre di stock di copepodi dalla primavera, nonchè da criteri di economicità nell’impianto e nella sua gestione. •Prove di efficacia in condizioni di semicampo e di campo in raccolte d’acqua normalmente colonizzate dai culicidi in ambito urbano: bidoni per lo stoccaggio di acqua per l’irrigazione degli orti e tombini stradali. In questo caso l’obiettivo principale è stato quello di ottenere dati sull’efficienza del controllo di M. albidus nei confronti della popolazione culicidica selvatica e sulla capacità del copepode di colonizzare stabilmente tali tipologie di focolai larvali. Risultati e conclusioni Indagine faunistica e prove di predazione in laboratorio L’indagine faunistica condotta nell’area costiera ferrarese, in quella ravennate e della pianura bolognese ha portato al rinvenimento di varie specie di ciclopoidi mantenuti in laboratorio per la conduzione delle prove di predazione. Le specie testate sono state: Acanthocyclops robustus (G. O. Sars), Macrocyclops albidus (Jurine), Thermocyclops crassus (Fischer), Megacyclops gigas (Claus). La scelta delle specie da testare è stata basata sulla loro abbondanza e frequenza di ritrovamento nei campionamenti nonché sulle loro dimensioni. Ciascuna prova è stata condotta sottoponendo a un singolo copepode, oppure a gruppi di 3 e di 5 esemplari, 50 larve di 1a età all’interno di contenitori cilindrici in plastica con 40 ml di acqua di acquedotto declorata e una piccola quantità di cibo per le larve di zanzara. Ciascuna combinazione “copepode/i + larve di Ae. albopictus”, è stata replicata 3-4 volte, e confrontata con un testimone (50 larve di Ae. albopictus senza copepodi). A 24 e 48 ore sono state registrate le larve sopravvissute. Soltanto per M. albidus il test di predazione è stato condotto anche verso Cx. pipiens. Messa a punto della tecnica di allevamento La ricerca è proseguita concentrando l’interesse su M. albidus, che oltre ad aver mostrato la capacità di predare a 24 ore quasi 30 larve di Ae. albopictus e di Cx. pipiens, dalla bibliografia risulta tollerare ampi valori di temperatura, di pH e alte concentrazioni di vari inquinanti. Dalla ricerca bibliografica è risultato che i ciclopoidi sono facilmente allevabili in contenitori di varia dimensione e foggia somministrando agli stadi di preadulto alghe unicellulari (Chlorella, Chilomonas), protozoi ciliati (Paramecium, Euplotes), rotiferi e cladoceri. Ciò presuppone colture e allevamenti in purezza di tali microrganismi mantenuti in parallelo, da utilizzare come inoculo e da aggiungere periodicamente nell’acqua di allevamento dei ciclopoidi. Nel caso di utilizzo di protozoi ciliati, occorre garantirne lo sviluppo che avviene a carico di flora batterica spontanea a sua volta cresciuta su di un substrato organico quale latte, cariossidi bollite di grano o soia, foglie di lattuga, paglia di riso bollita con cibo secco per pesci, lievito di birra. Per evitare il notevole impegno organizzativo e di manodopera nonché il rischio continuo di perdere la purezza della colonia degli organismi da utilizzare come cibo, le prove comparative di allevamento hanno portato ad un protocollo semplice ed sufficientemente efficiente in termini di copepodi ottenibili. Il sistema messo a punto si basa sull’utilizzo di una popolazione mista di ciliati e rotiferi, mantenuti nell'acqua di allevamento dei copepodi mediante la somministrazione periodica di cibo standard e pronto all’uso costituito da cibo secco per gatti. Prova di efficacia in bidoni da 220 l di capacità La predazione è stata studiata nel biennio 2007-2008 in bidoni da 220 l di capacità inoculati una sola volta in aprile 2007 con 100 e 500 esemplari di M. albidus/bidone e disposti all’aperto per la libera ovideposizione della popolazione culicidica selvatica. L’infestazione preimmaginale culicidica veniva campionata ogni due settimane fino ad ottobre, mediante un retino immanicato a maglia fitta e confrontata con quella dei bidoni testimone (senza copepodi). Nel 2007 il tasso di riduzione medio delle infestazioni di Ae. albopictus nei bidoni con copepodi, rispetto al testimone, è del 99,90% e del 100,00% rispettivamente alle dosi iniziali di inoculo di 100 e 500 copepodi/bidone; per Cx. pipiens L. tale percentuale media è risultata di 88,69% e di 84,65%. Similmente, nel 2008 si è osservato ad entrambe le dosi iniziali di inoculo una riduzione di Ae. albopictus del 100,00% e di Cx. pipiens del 73,3%. La dose di inoculo di 100 copepodi per contenitore è risultata sufficiente a garantire un rapido incremento numerico della popolazione che ha raggiunto la massima densità in agosto-settembre e un eccellente controllo delle popolazioni di Ae. albopictus. Prova di efficacia in campo in serbatoi per l’acqua irrigua degli orti La prova è stata condotta a partire dalla metà di agosto 2008 interessando 15 serbatoi di varia foggia e capacità, variabile tra 200 e 600 l, utilizzati per stoccare acqua orti famigliari nel comune di Crevalcore (BO). Ai proprietari dei serbatoi era chiesto di gestire il prelievo dell’acqua e i rifornimenti come da abitudine con l’unica raccomandazione di non svuotarli mai completamente. In 8 contenitori sono stati immessi 100 esemplari di M.albidus e una compressa larvicida a base di Bacillus thuringiensis var. israelensis (B.t.i.); nei restanti 7 è stata soltanto immessa la compressa di B.t.i.. Il campionamento larvale è stato settimanale fino agli inizi di ottobre. Dopo l’introduzione in tutti i serbatoi sono stati ritrovati esemplari di copepodi, nonostante il volume di acqua misurato settimanalmente sia variato da pochi litri, in qualche bidone, fino a valori della massima capacità, per effetto del prelievo e dell’apporto dell’acqua da parte dei gestori degli orti. In post-trattamento sono state osservate differenze significative tra le densità larvali nelle due tesi solo al 22 settembre per Ae.albopictus Tuttavia in termini percentuali la riduzione media di larve di 3a-4a età e pupe nei bidoni con copepodi, rispetto al testimone, è stata de 95,86% per Ae. albopictus e del 73,30% per Cx. pipiens. Prova di efficacia in tombini stradali Sono state condotte due prove in due differenti località, interessando 20 tombini (Marano di Castenaso in provincia di Bologna nel 2007) e 145 tombini (San Carlo in provincia di Ferrara nel 2008), quest’ultimi sottoposti a spurgo e pulizia completa nei precedenti 6 mesi l’inizio della prova. L’introduzione dei copepodi nei tombini è stata fatta all’inizio di luglio nella prova di Marano di Castenaso e alla fine di aprile e giugno in quelli di San Carlo, a dosi di 100 e 50 copepodi/tombino. Prima dell’introduzione dei copepodi e successivamente ogni 2 settimane per due mesi, in ogni tombino veniva campionata la presenza culicidica e dei copepodi con dipper immanicato. Nel 2007 dopo l’introduzione dei copepodi e per tutto il periodo di studio, mediamente soltanto nel 77% dei tombini i copepodi sono sopravvissuti. Nel periodo di prova le precipitazioni sono state scarse e la causa della rarefazione dei copepodi fino alla loro scomparsa in parte dei tombini è pertanto da ricercare non nell’eventuale dilavamento da parte della pioggia, quanto dalle caratteristiche chimico-fisiche dell’acqua. Tra queste innanzitutto la concentrazione di ossigeno che è sempre stata molto bassa (0÷1,03 mg/l) per tutta la durata del periodo di studio. Inoltre, a questo fattore probabilmente è da aggiungere l’accumulo, a concentrazioni tossiche per M. albidus, di composti organici e chimici dalla degradazione e fermentazione dell’abbondante materiale vegetale (soprattutto foglie) in condizioni di ipossia o anossia. Nel 2008, dopo il primo inoculo di M. albidus la percentuale di tombini che al campionamento presentano copepodi decresce in modo brusco fino a raggiungere il 6% a 2 mesi dall’introduzione dei copepodi. Dopo 40 giorni dalla seconda introduzione, la percentuale di tombini con copepodi è del 6,7%. Nell’esperienza 2008 è le intense precipitazioni hanno avuto probabilmente un ruolo determinante sul mantenimento dei copepodi nei tombini. Nel periodo della prova infatti le piogge sono state frequenti con rovesci in varie occasioni di forte intensità per un totale di 342 mm. Sotto questi livelli di pioggia i tombini sono stati sottoposti a un continuo e probabilmente completo dilavamento che potrebbe aver impedito la colonizzazione stabile dei copepodi. Tuttavia non si osservano influenze significative della pioggia nella riduzione percentuale dei tombini colonizzati da copepodi e ciò fa propendere all’ipotesi che assieme alla pioggia siano anche le caratteristiche fisico-chimiche dell’acqua a impedire una colonizzazione stabile da parte di M. albidus. In definitiva perciò si è dimostrato che i tombini stradali sono ambienti ostili per la sopravvivenza di M. albidus, anche se, dove il ciclopoide si è stabilito permanentemente, ha dimostrato un certo impatto nei confronti di Ae. albopictus e di Cx. pipiens, che tuttavia è risultato non statisticamente significativo all’analisi della varianza. Nei confronti delle larve di Culex pipiens il copepode non permette livelli di controllo soddisfacente, confermando i dati bibliografici. Nei confronti invece di Ae. albopictus la predazione raggiunge buoni livelli; tuttavia ciò non è compensato dalla percentuale molto alta di tombini che, dopo periodi di pioggia copiosa o singoli episodi temporaleschi o per le condizioni di anossia rimangono senza i copepodi. Ciò costringerebbe a ripetute introduzioni di copepodi i cui costi attualmente non sono inferiori a quelli per trattamenti con prodotti larvicidi. In conclusione la ricerca ha portato a considerare Macrocyclops albidus un interessante ausiliario applicabile anche nelle realtà urbane del nostro paese nell’ambito di programmi integrati di contrasto alle infestazioni di Aedes albopictus. Tuttavia il suo utilizzo non si presta a tutti i focolai larvali ma soltanto a raccolte di acqua artificiali di un certo volume come i bidoni utilizzati per stoccare acqua da impiegare per l’orto e il giardino familiare nelle situazioni in cui non è garantita la copertura ermetica, lo svuotamento completo settimanale o l’utilizzo di sostanze ad azione larvozanzaricida.

Funktionsaufklärung von Atmungsproteinen in Insekten

Globine sind kleine globuläre Proteine mit nahezu ubiquitärem Vorkommen in allen Tiergruppen. Sie weisen eine typische Sandwichstruktur auf, die in der Regel aus acht α-Helices mit einer zentralen prosthetischen Häm-Gruppe besteht und die Proteine zur Bindung gasförmiger Liganden befähigt. Die Funktionen der Globine reichen von O2-Transport und – Speicherung, über eine Beteiligung bei der Entgiftung reaktiver Sauerstoff- und Stickstoffspezies bis hin zu sensorischen physiologischen Aufgaben. Innerhalb der Klasse der Insekten schien das Vorhandensein von Globinen zunächst auf Insekten mit offensichtlich hypoxischen Habitaten beschränkt zu sein. Die Entdeckung des Globins glob1 in Drosophila melanogaster deutete jedoch eine sehr viel weitere Verbreitung der Globine in Insekten an, die sich durch die Identifizierung von Globingenen in einer Vielzahl von normoxisch lebenden Insekten, wie z.B. Apis mellifera oder Aedes aegypti bestätigte. D. melanogaster besitzt drei Globine, glob1, glob2 und glob3. Glob1 ist eng mit anderen intrazellulären Insektenglobinen verwandt, was zu der Annahme führte, dass es sich bei glob1 um das ursprüngliche und bei glob2 und glob3 um abgeleitete D. melanogaster Globine handelt. Glob1 wird in allen Entwicklungsstadien exprimiert, wobei die Hauptexpressionsorte der Fettkörper und das Tracheensystem sind. Die Transkription des glob1 startet von zwei alternativen Promotoren (Promotor I und II), wodurch in Kombination mit alternativem Splicing vier Transkriptvarianten (Isoform A-D) entstehen, deren Translation jedoch in einer Proteinvariante (glob1) resultiert. Hypoxische Bedingungen führen zu einer vermutlich HIF (=‚hypoxia-inducible factor‘) -vermittelten Abnahme der glob1 Genexpression, wohingegen Hyperoxie eine leichte Zunahme der glob1 mRNA Menge bewirkt. Der mithilfe des UAS/Gal4- Systems erzeugte, RNAi-vermittelte glob1 Knockdown führt zu einer schlechteren Überlebensrate adulter Fliegen unter hypoxischen Bedingungen, einer verkürzten Erholungszeit nach hypoxischem Stupor in Weibchen sowie zu einer erhöhten Resistenz gegenüber dem ROS (=‘reactive oxygen species‘) -generierenden Herbizid Paraquat in Larven und adulten Weibchen. Diese Beobachtungen sprechen für eine Funktion des Drosophila glob1 innerhalb der O2-Versorgung. Unter hyperoxischen Bedingungen hingegen wurde kein Unterschied zwischen Fliegen mit wildtypischer und manipulierter glob1-Expression festgestellt, wodurch eine Beteiligung des glob1 bei der Entgiftung reaktiver Sauerstoffspezies als mögliche Funktion vorerst ausscheidet. Bei glob2 und glob3 handelt es sich um duplizierte Gene. Auf phylogenetischen Rekonstruktionen basierend konnte die Entstehung der Globin-Duplikate auf ein Duplikationsereignis vor der Radiation des Subgenus Sophophora vor mindestens 40 Millionen Jahren zurückgeführt werden. Die durchgeführten Analysen zur molekularen Sequenzevolution der Globin-Duplikate deuten darauf hin, dass glob2 und glob3 nach der Duplikation eine Kombination aus Sub- und Neo-Funktionalisierungsprozessen durchlaufen haben. Glob2 und glob3 zeigen eine deckungsgleiche mRNA Expression, die auf die männliche Keimbahn beschränkt ist. Aufgrund des hohen Konservierungsgrads der für die Häm- und O2-Bindung essentiellen Aminosäuren kann von der Funktionalität beider Proteine ausgegangen werden. Die streng auf die männliche Keimbahn begrenzte Expression von glob2 und glob3 deutet auf eine Rolle der Globin-Duplikate innerhalb der Spermatogenese hin, die möglicherweise in einem Schutz der Spermatogenese vor oxidativem Stress besteht. Auch eine Beteiligung beim korrekten Ablauf der Spermien-Individualisierung, beispielsweise durch Regulation von Apoptoseprozessen wäre denkbar.

Synthese, Charakterisierung und Testung von Phenylacrylsäure-Derivaten, Benzothiazolen und Diarylthioethern als potentielle Inhibitoren der Dengue-Virus-Typ-2-NS2B-NS3-Protease

Dengue-Fieber ist eine durch Stechmücken der Gattungen Aedes aegypti und Aedes albopticus übertragene, virale Infektionskrankheit des Menschen, welche eine zunehmende Bedrohung für die Weltbevölkerung darstellt; das Infektionsrisiko betrifft vorwiegend Menschen, die in tropischen und subtropischen Gebieten der Erde (Asien, Afrika, Amerika) leben. Bei dem Erreger handelt es sich um ein Flavivirus, bestehend aus einer positiv polarisierten Einzelstrang-RNA, welches in vier verschiedenen Serotypen existiert. Eine Infektion mit Dengue-Viren zeigt sich durch drei mögliche Krankheitsbilder: Klassisches Dengue-Fieber (DF), hämorrhagisches Dengue-Fieber (DHF) oder Dengue-Schock-Syndrom (DSS). Das Dengue-Virus-Genom codiert eine Serin-Protease mit einer klassischen katalytischen Triade, bestehend aus den Aminosäuren His51, Asp75 und Ser135. Die Funktion der Dengue-Virus-Protease besteht in der post-translationalen, proteolytischen Prozessierung des viralen Polyprotein-Vorläufers, womit sie essentiell für die Virus-Replikation ist und damit einen wichtigen therapeutischen Ansatz für die Entwicklung neuer Wirkstoffe gegen Dengue-Fieber darstellt. Die Ziele der vorliegenden Arbeit bestanden darin, neue potentielle Inhibitoren der Dengue-Virus Typ 2 NS2B-NS3 Protease (DEN-2 NS2B-NS3pro) zu synthetisieren, deren Hemmwirkung sowie den Inhibitionstyp mithilfe fluorimetrischer Enzym-Assays zu bestimmen, Struktur-Wirkungs-Beziehungen (u.a. mithilfe von Molecular Docking-Rechnungen) zu analysieren und die erhaltenen Leitstrukturen zu optimieren. In der vorliegenden Arbeit wurden zwei Substanzklassen und damit zwei Teilprojekte behandelt: Phenylacrylsäureamide im ersten Teilprojekt, Benzothiazole und Diarylthioether zusammen im zweiten Teilprojekt. Im ersten Teilprojekt zeigten einige Phenylacrylsäureamide eine schwache Hemmung der DEN-2 NS2B-NS3pro zwischen ca. 50 und 61 % bei einer Inhibitorkonzentration von 50 µM sowie eine nicht-kompetitive Hemmung, welche jedoch durch vielfältige Derivatisierung kaum verändert oder verbessert werden konnte. Darüber hinaus wurden die endogenen Serin-Proteasen alpha-Chymotrypsin und Trypsin durch einige Phenylacrylsäureamide erheblich stärker gehemmt als die DEN-2 NS2B-NS3pro. Das zweite Teilprojekt befasste sich mit der Synthese und Testung von Diarylthioethern mit hydroxy-substituierten Benzothiazol-Bausteinen sowie der Testung einiger methoxy-substituierter Synthese-Vorstufen der Endverbindungen, um die Relevanz und den Einfluss der einzelnen Bausteine auf die Hemmung der DEN-2 NS2B-NS3pro zu untersuchen. Der in der vorliegenden Arbeit synthetisierte, potenteste Inhibitor der DEN-2 NS2B-NS3pro (Hemmung: 90 % [50 µM]; IC50 = 3.6 +/- 0.11 µM) und der DEN-3 NS2B-NS3pro (Hemmung: &amp;gt;99 % [100 µM]; IC50 = 9.1 +/- 1.02 µM), SH65, ein Diarylthioether-Benzothiazol-Derivat, entstand aufgrund der Vorhersage zweier möglicher Bindungsmodi (kompetitiv und nicht-kompetitiv) mithilfe von Molecular Docking-Experimenten an der Röntgen-Kristall-struktur der DEN-3 NS2B-NS3pro (PDB-Code: 3U1I). Nach experimenteller Bestimmung der IC50-Werte bei unterschiedlichen Substratkonzentrationen erwies sich SH65 jedoch als nicht-kompetitiver Inhibitor der DEN-2 NS2B-NS3pro. Trypsin wurde von SH65 vergleichbar stark gehemmt (96% [50 µM]; IC50 = 6.27 +/- 0.68 µM) wie die beiden getesteten Dengue-Virus-Proteasen, nicht jedoch alpha-Chymotrypsin (nur 21% Hemmung bei 50 µM), wodurch diesem Inhibitor zumindest eine relative Selektivität gegenüber Serin-Proteasen zugeschrieben werden kann. SH65 zeigte lediglich Protease-Hemmung in den Enzym-Assays, jedoch keine antivirale Aktivität bei der Testung an Dengue-Virus-infizierten Zellen, was aber wiederum bei der synthetisierten Vorstufe von SH65, welche anstelle der beiden Hydroxy-Gruppen über Methoxy-Gruppen verfügt, der Fall war. Diarylthioether mit mehrfach hydroxy-substituiertem Benzothiazol-Baustein stellen hiermit eine neue, vielversprechende Wirkstoffgruppe zur Hemmung sowohl der Dengue-Virus Typ 2- als auch der Dengue-Virus Typ 3 NS2B-NS3 Protease dar.

Zika Virus as a Cause of Neurologic Disorders.

Zika virus infections have been known in Africa and Asia since the 1940s, but the virus's geographic range has expanded dramatically since 2007. Between January 1, 2007, and March 1, 2016, local transmission was reported in an additional 52 countries and territories, mainly in the Americas and the western Pacific, but also in Africa and southeast Asia. Zika virus infections acquired by travelers visiting those countries have been discovered at sites worldwide. Aedes aegypti mosquitoes are the principal vectors, though other mosquito species may contribute to transmission. The virus was found to be neurotropic in animals in experiments conducted in . . .

Dengue risk factor distribution in Harris County, Texas

As an important emerging arboviral disease in Texas and throughout the world, dengue fever has the potential to make a re-emergence in the Harris County/Houston metropolitan area. Harris County has seen dengue epidemics in the past. The area has a competent vector, Aedes aegypti, capable of transmission of the virus should it be introduced. It is important to examine areas of highest risk for dengue emergence and transmission in Harris County so that surveillance and educational programs can be properly implemented. This study uses mapping software to visually represent risk factor information with areas of known Ae. aegypti populations. This study focused on known demographic risk factors such as race/ethnicity, place of birth, gender as well as socioeconomic status represented by educational attainment and income. This study found that there are several areas, particularly in central Harris County that are at particular risk for dengue transmission. The findings support the hypothesis that in areas of lower socioeconomic status there were increased populations of foreign born populations, Hispanic populations, and identified locations of a competent vector present. These findings suggest that more specific surveillance of Ae. aegypti, testing of the mosquitoes for dengue virus, and active surveillance for human cases should be implemented in these areas. ^

West Nile virus in the Rio Grande Valley: A seroprevalence study of juvenile dogs

This study used canine sentinel surveillance and collected a sample of adult mosquitoes to investigate the potential impact of West Nile virus (WNV) in human populations in the Rio Grande Valley along the Texas-Mexico border. Samples for this study were collected from juvenile dogs two months to one year of age in animal shelters located in the Rio Grande Valley. The sample was comprised of stray dogs in order to include animals with maximum nighttime exposures to Culex mosquitoes. Serum samples were collected following the 2007 WNV transmission season and were tested for IgG antibodies against WNV. Evidence of antibodies to WNV was found in 35.1% of the sample population consisting of 74 dogs. During this same time period, mosquitoes in Brownsville were trapped and morphologically identified to develop greater understanding of the mosquito populations in the region and to further understand other potential mosquito vectors for disease transmission. The vast majority of mosquitoes living in this area were Aedes albopictus (47.6%), Culex quinquefasciatus (23.7%), and Aedes aegypti (20.1%). This study shows that WNV and the vector responsible for WNV transmission are active in the Rio Grande Valley and pose a threat to the human and animal populations. ^

Dengue

Fil: Attorri, Silvia. Universidad Nacional de Cuyo. Facultad de Ciencias Médicas

Genomic structure and ecdysone regulation of the prophenoloxidase 1 gene in the malaria vector Anopheles gambiae

Prophenoloxidase, a melanin-synthesizing enzyme, is considered to be an important arthropod immune protein. In mosquitoes, prophenoloxidase has been shown to be involved in refractory mechanisms against malaria parasites. In our study we used Anopheles gambiae, the most important human malaria vector, to characterize the first arthropod prophenoloxidase gene at the genomic level. The complete nucleotide sequence, including the immediate 5′ flanking sequence (−855 bp) of the prophenoloxidase 1 gene, was determined. The gene spans 10 kb and is composed of five exons and four introns coding for a 2.5-kb mRNA. In the 5′ flanking sequence, we found several putative regulatory motifs, two of which were identified as ecdysteroid regulatory elements. Electrophoretic mobility gel-shift assays and supershift assays demonstrated that the Aedes aegypti ecdysone receptor/Ultraspiracle nuclear receptor complex, and, seemingly, the endogenous Anopheles gambiae nuclear receptor complex, was able to bind one of the ecdysteroid response elements. Furthermore, 20-hydroxyecdysone stimulation was shown to up-regulate the transcription of the prophenoloxidase 1 gene in an A. gambiae cell line.

Mosquito transferrin, an acute-phase protein that is up-regulated upon infection

When treated with heat-killed bacterial cells, mosquito cells in culture respond by up-regulating several proteins. Among these is a 66-kDa protein (p66) that is secreted from cells derived from both Aedes aegypti and Aedes albopictus. p66 was degraded by proteolysis and gave a virtually identical pattern of peptide products for each mosquito species. The sequence of one peptide (31 amino acids) was determined and found to have similarity to insect transferrins. By using conserved regions of insect transferrin sequences, degenerate oligonucleotide PCR primers were designed and used to isolate a cDNA clone encoding an A. aegypti transferrin. The encoded protein contained a signal sequence that, when cleaved, would yield a mature protein of 68 kDa. It contained the 31-amino acid peptide, and the 3′ end exactly matched a cDNA encoding a polypeptide that is up-regulated when A. aegypti encapsulates filarial worms [Beerntsen, B. T., Severson, D. W. & Christensen, B. M. (1994) Exp. Parasitol. 79, 312–321]. This transferrin, like those of two other insect species, has conserved iron-binding residues in the N-terminal lobe but not in the C-terminal lobe, which also has large deletions in the polypeptide chain, compared with transferrins with functional C-terminal lobes. The hypothesis is developed that this transferrin plays a role similar to vertebrate lactoferrin in sequestering iron from invading organisms and that degradation of the structure of the C-terminal lobe might be a mechanism for evading pathogens that elaborate transferrin receptors to tap sequestered iron.

Eight novel families of miniature inverted repeat transposable elements in the African malaria mosquito, Anopheles gambiae

Eight novel families of miniature inverted repeat transposable elements (MITEs) were discovered in the African malaria mosquito, Anopheles gambiae, by using new software designed to rapidly identify MITE-like sequences based on their structural characteristics. Divergent subfamilies have been found in two families. Past mobility was demonstrated by evidence of MITE insertions that resulted in the duplication of specific TA, TAA, or 8-bp targets. Some of these MITEs share the same target duplications and similar terminal sequences with MITEs and other DNA transposons in human and other organisms. MITEs in A. gambiae range from 40 to 1340 copies per genome, much less abundant than MITEs in the yellow fever mosquito, Aedes aegypti. Statistical analyses suggest that most A. gambiae MITEs are in highly AT-rich regions, many of which are closely associated with each other. The analyses of these novel MITEs underscored interesting questions regarding their diversity, origin, evolution, and relationships to the host genomes. The discovery of diverse families of MITEs in A. gambiae has important practical implications in light of current efforts to control malaria by replacing vector mosquitoes with genetically modified refractory mosquitoes. Finally, the systematic approach to rapidly identify novel MITEs should have broad applications for the analysis of the ever-growing sequence databases of a wide range of organisms.