Proteins on microbial identification: past achievements, present state-of-the-art, and future challenges

The use of chemical analysis of microbial components, including proteins, became an important achievement in the 80’s of the last century to the microbial identification. This led a more objective microbial identification scheme, called chemotaxonomy, and the analytical tools used in the field are mainly 1D/2D gel electrophoresis, spectrophotometry, high-performance liquid chromatography, gas chromatography, and combined gas chromatography-mass spectrometry. The Edman degradation reaction was also applied to peptides sequence giving important insights to the microbial identification. The rapid development of these techniques, in association with knowledge generated by DNA sequencing and phylogeny based on rRNA gene and housekeeping genes sequences, boosted the microbial identification to an unparalleled scale. The recent results of mass spectrometry (MS), like Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation Time-of-Flight (MALDI-TOF), for rapid and reliable microbial identification showed considerable promise. In addition, the technique is rapid, reliable and inexpensive in terms of labour and consumables when compared with other biological techniques. At present, MALDI-TOF MS adds an additional step for polyphasic identification which is essential when there is a paucity of characters or high DNA homologies for delimiting very close related species. The full impact of this approach is now being appreciated when more diverse species are studied in detail and successfully identified. However, even with the best polyphasic system, identification of some taxa remains time-consuming and determining what represents a species remains subjective. The possibilities opened with new and even more robust mass spectrometers combined with sound and reliable databases allow not only the microbial identification based on the proteome fingerprinting but also include de novo specific proteins sequencing as additional step. These approaches are pushing the boundaries in the microbial identification field.

Anderson localization of light in disordered superlattices containing graphene layers

We theoretically investigate light propagation and Anderson localization in one-dimensional disordered superlattices composed of dielectric stacks with graphene sheets in between. Disorder is introduced either on graphene material parameters ({\it e.g.} Fermi energy) or on the widths of the dielectric stacks. We derive an analytic expression for the localization length $\xi$, and compare it to numerical simulations using transfer matrix technique; a very good agreement is found. We demonstrate that the presence of graphene may strongly attenuate the anomalously delocalised Breswter modes, and is at the origin of a periodic dependence of $\xi$ on frequency, in contrast to the usual asymptotic decay, $\xi \propto \omega^{-2}$. By unveiling the effects of graphene on Anderson localization of light, we pave the way for new applications of graphene-based, disordered photonic devices in the THz spectral range.

Validation of the Disordered Eating Attitude Scale for adolescents

ABSTRACT Objective To perform the psychometric evaluation of the Disordered Eating Attitude Scale (DEAS) for adolescents. Methods Sample consisted of 1,119 Brazilian adolescents (12-18 years old; 59.6% female) studying at technical schools in São Paulo state-Brazil, who answered an online survey with the DEAS, the Eating Attitude Test (EAT-26), and the Restraint Scale (RS). The internal consistency of the DEAS was assessed using Cronbach’s alpha. The convergent validity of DEAS was evaluated by means of Pearson’s coefficient correlation with EAT-26 and RS. The test-retest reliability was evaluated using a sub-sample of 61 adolescents. Known-groups validity was determined by comparing female student mean scores with scores of 33 female adolescents with eating disorders. Results The reliability of the DEAS was 0.79. EAT-26 and RS scores were positively correlated with DEAS scores (EAT: 0.78 for females and 0.59 for males, p < 0.001; RS: 0.63 for females and 0.48 for males, p < 0.001). The DEAS total and subscale scores differentiated students and patients with eating disorders (p < 0.001). The intra-class correlation coefficient for test-retest reliability was 0.87. Conclusion Results indicate that the DEAS adolescent version showed good internal consistency, convergent validity, known-groups validity, and test-retest reliability, suggesting its potential in identifying disordered eating attitudes among adolescents. It could also be helpful in identifying adolescents at risk from eating disorders, assisting in prevention programs.

Interrelationship between partition behavior of organic compounds and proteins in aqueous dextran-Polyethylene glycol and Polyethylene glycol-sodium sulfate two-phase systems

Partition behavior of adenosine and guanine mononucleotides was examined in aqueous dextran-polyethylene glycol (PEG) and PEG-sodium sulfate two-phase systems. The partition coefficients for each series of mononucleotides were analyzed as a functions of the number of phosphate groups and found to be dependent on the nature of nucleic base and on the type of \ATPS\ utilized. It was concluded that an average contribution of a phosphate group into logarithm of partition coefficient of a mononucleotide cannot be used to estimate the difference between the electrostatic properties of the coexisting phases of ATPS. The data obtained in this study were considered together with those for other organic compounds and proteins reported previously, and the linear interrelationship between logarithms of partition coefficients in dextran-PEG, PEG-Na2SO4 and PEG-Na2SO4-0.215 M NaCl (all in 0.01 M Na- or K/Na-phosphate buffer, pH 7.4 or 6.8) was established. Similar relationship was found for the previously reported data for proteins in Dex-PEG, PEG-600-Na2SO4, and PEG-8000-Na2SO4 ATPS. It is suggested that the linear relationships of the kind established in \ATPS\ may be observed for biological properties of compounds as well.

Novel strategies to combat gram-negative bacterial pathogens using bacteriophage proteins

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Importancia del Ca2+ en la fisiología espermática: modulación de su actividad por progesterona y proteínas del plasma seminal. Importance of calcium in sperm physiology: its regulation by progesterone and proteins from the seminal plasma.

El objetivo general del proyecto es estudiar el efecto de la progesterona y de algunas proteínas del plasma seminal sobre la actividad del Ca2+ en diferentes procesos fisiológicos que ocurren en el espermatozoide, los cuales están estrechamente relacionados con la capacidad fertilizante de esta célula. La progesterona, principal esteroide secretado por las células del cumulus oophorus, ejerce su efecto a través de un receptor no-genómico provocando aumento en el calcio intracelular de los espermatozoides y, consecuentemente, promoviendo la capacitación, la respuesta quimiotáctica y la exocitosis acrosomal. Pese a estas observaciones, los mecanismos a través de los cuales la progesterona estimula fenómenos tan diversos en el espermatozoide son aún desconocidos. Tampoco se conoce con exactitud el papel funcional y los mecanismos de acción de algunas proteínas del plasma seminal que interaccionan y se unen a los espermatozoides, con alta especificidad, durante la eyaculación. Por lo tanto, resulta altamente interesante profundizar los estudios sobre las propiedades funcionales de las proteínas caltrin (calcium transport inhibitor) y ß-microseminoprotein (MSP) del plasma seminal de mamíferos, las cuales responden a las características mencionadas. Los estudios hasta ahora realizados han dado cuenta de que caltrin inhibe la incorporación de Ca2+ extracelular, previene la exocitosis acrosomal espontánea y promueve la unión espermatozoide-zona pelúcida. También hay datos preliminares que sugieren un efecto inhibitorio sobre la movilidad hiperactivada de los espermatozoides. Respecto a MSP, sólo se sabe que inhibe la exocitosis acrosomal espontánea y que su contenido, en el plasma seminal, guarda una relación inversa con la fertilidad. Por todo lo expuesto, se propone estudiar los mecanismos de acción de la progesterona y las proteínas caltrin y MSP sobre los procesos fisiológicos antes indicados. Para ello, se estudiarán las variaciones de Ca2+ intracelular en espermatozoides individuales sometidos a diferentes tratamientos (gradientes de progesterona, capacitación en presencia y ausencia de caltrin y/o MSP, etc.), usando video microscopía de fluorescencia y análisis computarizado de imágenes. También se examinará la influencia de estas moléculas sobre la interacción de gametas y la fertilización.

Regulación transcripcional y relación entre estructura y función de proteínas relacionadas con el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa. Transcriptional regulation and relationship between structure and function of proteins related with the choline metabolism in Pseudomonas aeruginosa.

El objetivo general de este proyecto es dilucidar los mecanismos de acción a nivel molecular de enzimas y proteínas involucradas en el metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa, con énfasis en la identificación de residuos aminoacídicos críticos y regulación de la expresión de los genes en estudio. Los objetivos específicos que se palntean involucran abordajes bioquímicos y moleculares y serán llevados a cabo mediante técnicas de biología molecular y bioquímica (mutación sitio-dirigida, deleción génica, expresión y purificación de proteínas, fusión transcripcional a genes reporteros, etc). Planteo de hipótesis: las proteínas que se inducen por colina (fosforilcolina fosfatasa (PchP), fosfolipasa C (PlcH), acetilcolinestera (AchE), proteínas periplásmicas unidoras de colina (PUch) podrían compartir: a) una organización génica y responder a la regulación por proteínas regulatorias o a factores ambientales de manera similar; b) residuos aminoacídicos conservados que intervengan en la unión o interacción con diferentes ligandos, principalmente, colina. Para ello, se plantean los siguientes Objetivos Específicos: 1) identificar las zonas promotoras de los genes que codifican para PchP, PlcH, AchE y PUch, a fin de localizar posibles sitios de unión a proteínas reguladoras y los factores ambientales que afectan la actividad promotora. 2) determinar en las proteínas mencionadas los residuos aminoacídicos de importancia involucrados en la catálisis y en la interacción con ligandos, principalmente en la unión a compuestos de alquilamonio; 3) Se iniciarán estudios que demuestren la relación entre la inducción por colina de varios factores de patogenicidad la virulencia del microorganismo, empleando mutantes simples o múltiples en estos factores y como modelo de patogenicidad el nematodo C. elegans. A partir de los resultados obtenidos se pretende tener un conocimiento profundo sobre la regulación molecular y bioquímica de varias enzimas comprometidas en la patología que produce P. aeruginosa. Esto más el conocimiento de la fisiología de este microorganismo abre el camino para la búsqueda de posibles blancos de acción de drogas. Por otro lado, se espera tener un conocimiento integral sobre la regulación de la expresión de las actividades enzimáticas relacionadas con el metabolismo de colina y la respuesta de P. aeruginosa ante la presencia de compuestos de alquilamonio utilizados como nutrientes. Se espera conocer el papel que desempeña cada uno de los sitios de unión a los diferentes ligandos para el funcionamiento y control de las enzimas mencionadas y explicar el comportamiento diferencial de las enzimas frente a distintos sustratos y otros ligandos. El conocimiento de los sitios de unión a compuestos de alquilamonio permitirá encontrar esos dominios en diferentes proteínas del género Pseudomonas y otras bacterias Gram negativas. Desde el punto de vista evolutivo, se podrá comparar la similitud de los sitios de unión a colina entre proteínas de organismos eucariotas con procariotas (ej. PUch de bacterias Gram positivas, transportadores de colina, proteína C reactiva, AchE de eucariotas contra las encontradas en bacterias del género Pseudomonas, fosfolipasas A, C o D, etc.). Este proyecto permitirá concretar al menos dos tesis doctorales (Sanchez, Otero) más varios trabajos finales de grado (tesinas) que son y serán realizados por alumnos de la carrera de Microbiología en la UNRC. Les permitirá a los doctorandos y a los alumnos de grado adquirir una formación bastante integral ya que utilizarán herramientas de la fisiología general bacteriana, de la bioquímica clásica, de la biología molecular y de la bioinformática.

Interacciones Transitorias de Proteínas Solubles con Membranas Lipídicas. Transient interactions of soluble proteins with lipid membranes.

La transferencia de proteínas solubles a la interfase de la membrana lipídica es un paso clave en varios procesos celulares. Esta traslocación resulta en un importante cambio en el ambiente de la proteína con consecuencias sobre su conformación, estabilidad y actividad biológica. En este proyecto estudiamos las condiciones que determinan la unión a la membrana, particularmente el balance entre interacciones electrostáticas e hidrofóbicas, y los factores que determinan la conformación, estabilidad y dinámica de la proteína en interfaces. Particularmente, estudiaremos la interacción con membranas de la proteína transportadora de ácido cólico de hígado de ave L-BABP, la proteína beta-2 glicoproteína humana y la proteína asociada a microtúbulos SL21. Hemos encontrado que el estado de fase del lípido determina la conformación y estabilidad de L-BABP unida periféricamente. En este proyecto estudiaremos la naturaleza de las interacciones que determinan esta dependencia. beta-2 glicoproteína humana se une a membranas aniónicas e induce cambios estructurales en el lípido cuando ocurre la transición al estado desplegado de la proteína. El proyecto contempla estudiar comparativamente las interacciones del estado nativo y parcialmente desplegado de beta-2 glicoproteína con membranas. Estudiaremos los cambios conformacionales de proteínas y lípidos utilizando espectroscopia infrarroja por transformada de Fourier (FTIR), espectroscopia de emisión de fluorescencia y espectroscopia de dicroísmo circular (CD). Utilizaremos calorimetría diferencial de barrido (DSC) para estudios de estabilidad y espectroscopia de fosforescencia para estudiar dinámica rotacional de proteínas en la membrana.

Analysis of two newly identified protease-activated receptor-2-interacting proteins, Jab1 and p24A, and their role in receptor signalling

Protease-activated receptor, receptor signalling, receptor trafficking, receptor resensitization, protein interaction

Einsatz von Fret-Flim zur Beobachtung von Protein-Protein Wechselwirkungen in lebenden Zellen : Einblicke in Interaktionen des präsynaptischen Proteins Bassoon

FRET, FLIM, living cells, hippocampal neurons, synapses, space and time resolved spectroscopy

Insights into molecular mechanisms regulating the activity of multidomain proteins in living cells using FRET-FLIM

FRET-FLIM, ENERGY TRANSFER, LIFETIME, DECAY ASSOCIATED SPECTRUM, DAS, KINASE, MAGUKS, SINGLE PHOTON COUNTING, PICOSECOND-TIME RESOLVED FLUORESCENCE SPECTROSCOPY, GFP, CFP, YFP, TOPAZ, NANOMETER, MICROSCOPY, LYMPHOCYTES, LCK, SAP97

Einfluss des Hitzeschockproteins Hsc70 und des Raf Kinase Inhibitor Proteins RKIP auf den zellulären Transport und die Aktivität des [my]-Opioidrezeptors

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2008

Molecular dynamics of the neuronal Ca 2+ -binding proteins Caldendrin and Calneurons

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2009

Mitochondrial localization ot two brain proteins, p42IP4/centaurin-[alpha]1/ADAP1 and CNP, and their involvement in regulation of mitochondrial Ca 2+

Magdeburg, Univ., Fak. für Naturwiss., Diss., 2010