Genomic islands: tools of bacterial horizontal gene transfer and evolution.

Abstract Bacterial genomes evolve through mutations, rearrangements or horizontal gene transfer. Besides the core genes encoding essential metabolic functions, bacterial genomes also harbour a number of accessory genes acquired by horizontal gene transfer that might be beneficial under certain environmental conditions. The horizontal gene transfer contributes to the diversification and adaptation of microorganisms, thus having an impact on the genome plasticity. A significant part of the horizontal gene transfer is or has been facilitated by genomic islands (GEIs). GEIs are discrete DNA segments, some of which are mobile and others which are not, or are no longer mobile, which differ among closely related strains. A number of GEIs are capable of integration into the chromosome of the host, excision, and transfer to a new host by transformation, conjugation or transduction. GEIs play a crucial role in the evolution of a broad spectrum of bacteria as they are involved in the dissemination of variable genes, including antibiotic resistance and virulence genes leading to generation of hospital 'superbugs', as well as catabolic genes leading to formation of new metabolic pathways. Depending on the composition of gene modules, the same type of GEIs can promote survival of pathogenic as well as environmental bacteria.

Análise multivariada dos componentes da resistência à ferrugem-asiática em genótipos de soja

O objetivo deste trabalho foi detalhar os ciclos de infecção da Phakopsora pachyrhizi Syd. & P. Syd. em genótipos de soja, para o estabelecimento de grupos de genótipos mais promissores para o uso como fontes de resistência à ferrugem. Os componentes do ciclo de infecção foram quantificados em 48 genótipos. Foram avaliados: tipo de lesão, intensidade de esporulação, severidade, número de lesões e de urédias e produtividade de urediniósporos. Pela análise de agrupamentos, formaram-se quatro grupos: A - desenvolveu a maior quantidade de doença; B - desenvolveu a menor quantidade de doença; C - baixa resistência inicial e D - alta resistência inicial. Os genótipos dos grupos B, C e D apresentaram lesões RB ("redish-brown") e variaram quanto à resistência inicial, resistência tardia, intensidade de esporulação, estabilidade da resposta qualitativa, produtividade de urediniósporos e número de dias para atingir 50% da severidade máxima. Entre as variáveis analisadas, as que apresentaram importância prática foram as avaliações das respostas qualitativas e as de severidade. Esta última reflete os efeitos combinados de resistência sobre todos os componentes da infecção e apresentam importância prática na diferenciação de genótipos, quanto à resistência à doença. Os genótipos dos grupos B, C e D manifestaram resistência qualitativa e quantitativa, em diferentes graus, e promissores para serem utilizados como fontes de genes de resistência à ferrugem-asiática-da-soja.

Horizontal vestibulo-ocular reflex dynamics in acute vestibular neuritis and viral labyrinthitis: evidence of otolith-canal interaction.

OBJECTIVE: To evaluate the dynamic properties of the horizontal vestibulo-ocular reflex (h-VOR) in the acute stage of two common labyrinthine diseases that provoke severe attacks of vertigo with spontaneous nystagmus: vestibular neuritis (vestibular loss alone) and viral labyrinthitis (cochleovestibular loss). MATERIAL AND METHODS: Sixty-three patients were investigated: 42 were diagnosed with vestibular neuritis and 21 with viral labyrinthitis. The h-VOR function was evaluated by conventional caloric and impulsive testing. A simplified model of vestibular function was used to analyze the vestibulo-ocular response to rotational stimulation. RESULTS: The results showed a significant difference in h-VOR characteristics between the two pathologies. Patients with vestibular neuritis exhibited a strong horizontal semicircular canal deficit, but no h-VOR asymmetry between the two rotational directions. In contrast, patients with viral labyrinthitis demonstrated moderate canal paresis and a marked h-VOR deficit in rotation toward the affected ear. CONCLUSION: These findings support the hypothesis that the h-VOR dynamic asymmetry that occurs after an acute unilateral inner ear lesion is not due to canal dysfunction alone, but involves complex adaptive changes in the central VOR that may implicate the otolith system. Based on histopathologic and clinical differences in the two pathologies reported in the literature, we postulate that this otolith-canal interaction is mainly linked to the loss of saccular function.

Modelos de alerta para o controle da ferrugem-do-cafeeiro em lavouras com alta carga pendente

O objetivo deste trabalho foi desenvolver árvores de decisão como modelos de alerta da ferrugem-do-cafeeiro em lavouras de café (Coffea arabica L.) com alta carga pendente de frutos. Dados de incidência mensal da doença no campo coletados durante oito anos foram transformados em valores binários considerando limites de 5 e 10 pontos percentuais na taxa de infecção. Foi gerado um modelo para cada taxa de infecção binária a partir de dados meteorológicos e do espaçamento entre plantas. O alerta é indicado quando a taxa de infecção, prevista para o prazo de um mês, atingir ou ultrapassar o respectivo limite. A acurácia do modelo para o limite de 5 pontos percentuais foi de 81%, por validação cruzada, chegando até 89% segundo estimativa otimista. Esse modelo apresentou bons resultados para outras medidas de avaliação importantes, como sensitividade (80%), especificidade (83%) e confiabilidades positiva (79%) e negativa (84%). O modelo para o limite de 10 pontos percentuais teve acurácia de 79%, e não apresentou o mesmo equilíbrio entre as demais medidas. Em conjunto, esses modelos podem auxiliar na tomada de decisão referente ao controle da ferrugem-do-cafeeiro no campo. A indução de árvores de decisão é alternativa viável às técnicas convencionais de modelagem e facilita a compreensão dos modelos.

Manipulação de carga e movimento de nitrato em horizontes B de um Latossolo Vermelho

O objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do pH e da adição de carbonatos, fosfatos e sulfatos na movimentação do nitrato, em colunas constituídas do horizonte subsuperficial de um Latossolo Vermelho Acriférrico. Os experimentos foram realizados de acordo com a técnica do deslocamento miscível. Utilizaram-se como pulso de nitrato soluções de KNO3 a 10 ou 40 mmol L-1. Em cada coluna, foram obtidas curvas de transposição do elemento. A carga líquida do solo nos diferentes tratamentos variou de - 24,0 a +35,0 mmol c L-1. Nos tratamentos que receberam adição de ácido clorídrico, ácido clorídrico + fosfato, carbonato + fosfato e sulfato, as recuperações de nitrato foram maiores do que o total aplicado no pulso. As adições de carbonatos, fosfato e sulfato favoreceram a lixiviação de nitrato, e deslocaram as curvas de transposição para a esquerda. A acidificação do solo retardou o deslocamento do nitrato, e deslocaram as curvas de transposição para a direita. A movimentação de nitrato no solo foi mais influenciada pelo pH do meio, pela presença de carbonatos, fosfatos e sulfatos, do que pela força iônica do pulso.

Valoració de l'última edició del Practicum de Llicenciatura de la Facultat de Psicologia: reptes per a les pràctiques en centres del Grau

El propòsit últim del Pràcticum de Psicologia es centra en preparar i qualificar els alumnes per a l’exercici professional, amb la clara intencionalitat de formar professionals de la Psicologia que siguin capaços de donar respostes a les demandes socials actuals. En aquest sentit, aquesta assignatura pretén posar en contacte l’estudiant amb els diferents àmbits i les diferents activitats de la realitat professional, per tal de completar la seva formació teòrica adquirida al llarg de la carrera.Objectiu. En aquest estudi es presenten els principals resultats de l’enquesta de valoració del Pràcticum de llicenciatura de Psicologia emeses pels alumnes que cursaren l’última edició d’aquesta assignatura.

Distribuição horizontal e vertical de fósforo em sistemas de cultivos exclusivos de soja e de integração lavoura-pecuária-floresta

O objetivo deste trabalho foi avaliar a distribuição horizontal e vertical do fósforo no solo e a produtividade de soja em sistemas de cultivos exclusivos e de integração lavoura-pecuária-floresta (ILPF). Foram avaliados os tratamentos: floresta plantada de eucalipto; lavoura de soja e milho safrinha consorciado com Urochloa brizantha 'Marandu'; pastagem de U. brizantha; sistema de ILPF; e duas áreas controle, com floresta nativa e pousio. O solo foi coletado nas camadas de 0-5, 5-10, 10-20 e 20-30 cm, para determinação das características químicas. As avaliações foram realizadas no segundo ano agrícola após a implantação do experimento. No sistema de ILPF, solo e produtividade foram avaliados em quatro transectos equidistantes, no centro do renque e a 3, 6, 10 e 15 m do renque, nas faces norte e sul. Os teores de P disponível (Mehlich-1) foram maiores nas camadas superficiais do solo, nos sistemas com soja/milho safrinha e com ILPF. No ILPF, os teores de P disponível não diferiram entre as distâncias do renque das árvores, e a produtividade de soja não diferiu da observada no sistema com soja/milho safrinha. Portanto, com dois anos de implantação, o sistema ILPF ainda não é capaz de interferir marcadamente nas características químicas do solo e na produtividade da soja.

Capacidade de suporte de carga de Latossolo Vermelho cultivado com cana-de-açúcar e efeitos da mecanização no solo

O objetivo deste trabalho foi determinar a capacidade de suporte de carga (CSC) de Latossolo Vermelho e, por meio de modelos de compressibilidade, relacioná-la às interações rodado-solo em sistema de manejo com um e três ciclos de cultivo de cana-de-açúcar, com colheita mecanizada. As avaliações da CSC foram realizadas em amostras de solo indeformadas, coletadas na linha de plantio e no canteiro, em quatro camadas: 0,00-0,10, 0,10-0,20, 0,20-0,30 e 0,30-0,40 m. Determinou-se a área de contato dos rodados com o solo, para a estimativa da pressão exercida pelas máquinas agrícolas no solo. As pressões de preconsolidação foram usadas para determinar a CSC. O sistema com três ciclos apresentou maior CSC do que o sistema com apenas um ciclo. A capacidade de suporte de carga do solo avaliado na faixa de friabilidade é maior que as pressões de contato aplicadas ao solo pelos rodados das máquinas agrícolas estudadas.

Stochasticity and bistability in horizontal transfer control of a genomic island in Pseudomonas.

Genomic islands (GEI) comprise a recently recognized large family of potentially mobile DNA elements and play an important role in the rapid differentiation and adaptation of bacteria. Most importantly, GEIs have been implicated in the acquisition of virulence factors, antibiotic resistances or toxic compound metabolism. Despite detailed information on coding capacities of GEIs, little is known about the regulatory decisions in individual cells controlling GEI transfer. Here, we show how self-transfer of ICEclc, a GEI in Pseudomonas knackmussii B13 is controlled by a series of stochastic processes, the result of which is that only a few percent of cells in a population will excise ICEclc and launch transfer. Stochastic processes have been implicated before in producing bistable phenotypic transitions, such as sporulation and competence development, but never before in horizontal gene transfer (HGT). Bistability is instigated during stationary phase at the level of expression of an activator protein InrR that lays encoded on ICEclc, and then faithfully propagated to a bistable expression of the IntB13 integrase, the enzyme responsible for excision and integration of the ICEclc. Our results demonstrate how GEI of a very widespread family are likely to control their transfer rates. Furthermore, they help to explain why HGT is typically confined to few members within a population of cells. The finding that, despite apparent stochasticity, HGT rates can be modulated by external environmental conditions provides an explanation as to why selective conditions can promote DNA exchange.

An operon of three transcriptional regulators controls horizontal gene transfer of the integrative and conjugative element ICEclc in Pseudomonas knackmussii B13.

The integrative and conjugative element ICEclc is a mobile genetic element in Pseudomonas knackmussii B13, and an experimental model for a widely distributed group of elements in Proteobacteria. ICEclc is transferred from specialized transfer competent cells, which arise at a frequency of 3-5% in a population at stationary phase. Very little is known about the different factors that control the transfer frequency of this ICE family. Here we report the discovery of a three-gene operon encoded by ICEclc, which exerts global control on transfer initiation. The operon consists of three consecutive regulatory genes, encoding a TetR-type repressor MfsR, a MarR-type regulator and a LysR-type activator TciR. We show that MfsR autoregulates expression of the operon, whereas TciR is a global activator of ICEclc gene expression, but no clear role was yet found for MarR. Deletion of mfsR increases expression of tciR and marR, causing the proportion of transfer competent cells to reach almost 100% and transfer frequencies to approach 1 per donor. mfsR deletion also caused a two orders of magnitude loss in population viability, individual cell growth arrest and loss of ICEclc. This indicates that autoregulation is an important feature maintaining ICE transfer but avoiding fitness loss. Bioinformatic analysis showed that the mfsR-marR-tciR operon is unique for ICEclc and a few highly related ICE, whereas tciR orthologues occur more widely in a large variety of suspected ICE among Proteobacteria.

Efeito da poda da última penca do cacho da bananeira Prata Anã (AAB) irrigada na produção de frutos no Norte de Minas Gerais

Este trabalho foi conduzido na Fazenda Experimental de Mocambinho pertencente à EPAMIG/CTNM, localizada no Perímetro Irrigado do Jaíba MG, com o objetivo de avaliar o efeito da retirada da última penca do cacho de banana 'Prata Anã', na precocidade de colheita e características dos frutos. O delineamento experimental utilizado foi inteiramente casualizado, com 2 tratamentos, 23 repetições e 3 plantas por parcela. Os tratamentos foram representados por retirada e manutenção da última penca. Não houve efeito dos tratamentos para precocidade, nos dois primeiros ciclos de produção. Para os parâmetros de produção, não houve diferença estatística nos dois primeiros ciclos para massa do cacho; massa média de frutos; massa média de pencas; comprimento, diâmetro, massa e espessura de casca do fruto central da segunda penca; massa da primeira penca; massa da segunda penca; massa da penúltima penca e massa do engaço. No segundo ciclo, houve efeito negativo da retirada da última penca para massa total de frutos, e no primeiro ciclo, apesar de não ter sido significativo, observou-se a mesma tendência. No terceiro ciclo a retirada da última penca promoveu aumento de massa média de frutos, massa média de pencas e diâmetro do fruto central da segunda penca, não alterando o massa total de frutos.

Percepción o sentimiento de carga en pacientes ancianos con comorbilidad asociada

En las últimas décadas se ha producido un gran cambio en las características sociodemográficas mundiales: descenso de la natalidad, movimiento migratorio y aumento de la esperanza de vida. Estos cambios han producido un progresivo envejecimiento de la población, que conlleva varios efectos asociados, como la aparición del enfermo crónico y cambios en la mentalidad de la sociedad respecto a la vejez. En algunas ocasiones este aumento de la esperanza de vida acompañado de enfermedades crónicas que derivan en dependencia, tanto de la familia como de los profesionales de la salud, puede provocar que los ancianos tengan la percepción de ser una carga para los demás. Resultados: La etiología del sentimiento o la percepción de carga en ancianos se fundamenta en la presencia de alguna o varias enfermedades crónicas que comportan dependencia y/o disminución de la autonomía. Son varios los factores relacionados con las enfermedades crónicas que desencadenan en este fenómeno en los ancianos, como por ejemplo, tener dificultades para llevar a cabo actividades de la vida diaria. Este fenómeno también puede presentarse en cuidadores de personas enfermas y en pacientes terminales. Conclusiones: El sentimiento o percepción de carga para los demás es un fenómeno que puede ser frecuente en los ancianos que presentan alguna enfermedad crónica o un conjunto de ellas. Dicho fenómeno conlleva varias consecuencias a nivel emocional, psicológico, social y físico. Únicamente existe un instrumento para medir la intensidad del sentimiento de carga. No se han hallado cuidados específicos de enfermería para tratar y prevenir este fenómeno.

Efeito da carga pendente na qualidade de frutos de laranjeira 'Valência'

Algumas espécies de citros apresentam produção irregular ao longo dos anos. Além da safra irregular, a alternância de produção pode interferir na qualidade dos frutos, característica cada vez mais valorizada pelo mercado citrícola. O objetivo do trabalho foi avaliar o efeito da carga pendente na qualidade dos frutos da laranjeira 'Valência'. O experimento foi conduzido com laranjeiras 'Valência' enxertadas em tangerineiras 'Cleópatra' em condição de campo. Em janeiro de 2007, metade das plantas teve todos os seus frutos retirados, enquanto a outra metade permaneceu intacta. As plantas que tiveram seus frutos retirados apresentaram, em setembro de 2007, floração mais intensa e, portanto, uma Alta Carga de frutos (AC, 752 frutos/árvore) em 2008, quando comparadas às plantas que não tiveram seus frutos retirados, que apresentaram Baixa Carga de frutos (BC, 317 frutos/árvore). Os frutos maduros, colhidos em dezembro de 2008, foram analisados quanto à massa, teor de sólidos solúveis, acidez titulável, espessura e cor da casca, teor de suco e número de sementes. Na safra seguinte, de 2009, as avaliações das características físicoquímicas dos frutos foram repetidas nas mesmas árvores, mas durante quatro momentos entre o período de frutificação e a colheita, em novembro de 2009. Na safra de 2008, houve diferença na massa individual dos frutos com valores de 172 e 158g nas plantas BC e AC, respectivamente. O teor de sólidos solúveis, acidez titulável, teor de suco nos frutos, espessura da casca e o índice tecnológico foram semelhantes entre os tratamentos, nas safras de 2008 e 2009. Entretanto, vale considerar que, como a produção de frutos nas plantas AC, na safra de 2008, foi 2,2 vezes maior se comparada às das plantas BC (AC: 2,9 caixas/planta e BC: 1,3 caixa/planta), a quantidade total de sólidos solúveis produzida por planta também foi maior. Não houve influência da carga pendente de frutos no teor de açúcares (glicose, frutose e sacarose) no suco e na cor da casca durante o desenvolvimento dos frutos. Apesar de reduzir a massa do fruto, a diferença de carga pendente observada em laranjeira 'Valência' não influenciou na qualidade dos frutos quando considerado, como destino da fruta, a indústria citrícola.

Horizontal transfer of exosomal microRNAs transduce apoptotic signals between pancreatic beta-cells.

BACKGROUND: Diabetes mellitus is a common metabolic disorder characterized by dysfunction of insulin-secreting pancreatic beta-cells. MicroRNAs are important regulators of beta-cell activities. These non-coding RNAs have recently been discovered to exert their effects not only inside the cell producing them but, upon exosome-mediated transfer, also in other recipient cells. This novel communication mode remains unexplored in pancreatic beta-cells. In the present study, the microRNA content of exosomes released by beta-cells in physiological and physiopathological conditions was analyzed and the biological impact of their transfer to recipient cells investigated. RESULTS: Exosomes were isolated from the culture media of MIN6B1 and INS-1 derived 832/13 beta-cell lines and from mice, rat or human islets. Global profiling revealed that the microRNAs released in MIN6B1 exosomes do not simply reflect the content of the cells of origin. Indeed, while a subset of microRNAs was preferentially released in exosomes others were selectively retained in the cells. Moreover, exposure of MIN6B1 cells to inflammatory cytokines changed the release of several microRNAs. The dynamics of microRNA secretion and their potential transfer to recipient cells were next investigated. As a proof-of-concept, we demonstrate that if cel-miR-238, a C. Elegans microRNA not present in mammalian cells, is expressed in MIN6B1 cells a fraction of it is released in exosomes and is transferred to recipient beta-cells. Furthermore, incubation of untreated MIN6B1 or mice islet cells in the presence of microRNA-containing exosomes isolated from the culture media of cytokine-treated MIN6B1 cells triggers apoptosis of recipient cells. In contrast, exosomes originating from cells not exposed to cytokines have no impact on cell survival. Apoptosis induced by exosomes produced by cytokine-treated cells was prevented by down-regulation of the microRNA-mediating silencing protein Ago2 in recipient cells, suggesting that the effect is mediated by the non-coding RNAs. CONCLUSIONS: Taken together, our results suggest that beta-cells secrete microRNAs that can be transferred to neighboring beta-cells. Exposure of donor cells to pathophysiological conditions commonly associated with diabetes modifies the release of microRNAs and affects survival of recipient beta-cells. Our results support the concept that exosomal microRNAs transfer constitutes a novel cell-to-cell communication mechanism regulating the activity of pancreatic beta-cells.