Inverse Metabolic Engineering of Synechocystis PCC 6803 for Improved Growth Rate and Poly-3-hydroxybutyrate Production

Synechocystis PCC 6803 is a photosynthetic bacterium that has the potential to make bioproducts from carbon dioxide and light. Biochemical production from photosynthetic organisms is attractive because it replaces the typical bioprocessing steps of crop growth, milling, and fermentation, with a one-step photosynthetic process. However, low yields and slow growth rates limit the economic potential of such endeavors. Rational metabolic engineering methods are hindered by limited cellular knowledge and inadequate models of Synechocystis. Instead, inverse metabolic engineering, a scheme based on combinatorial gene searches which does not require detailed cellular models, but can exploit sequence data and existing molecular biological techniques, was used to find genes that (1) improve the production of the biopolymer poly-3-hydroxybutyrate (PHB) and (2) increase the growth rate. A fluorescence activated cell sorting assay was developed to screen for high PHB producing clones. Separately, serial sub-culturing was used to select clones that improve growth rate. Novel gene knock-outs were identified that increase PHB production and others that increase the specific growth rate. These improvements make this system more attractive for industrial use and demonstrate the power of inverse metabolic engineering to identify novel phenotype-associated genes in poorly understood systems.

Anàlisi polifàsica de soques de "Pseudomonas fluorescens" potencials agents de biocontrol de malalties de fruiters

Molts bacteris del grup fluorescent del gènere Pseudomonas són capaços de controlar malalties de les plantes causades per fongs i bacteris fitopatògens (ACBs) o mostren activitat com a bacteris promotors del creixement de les plantes (BPCPs). S'han descrit diversos metabòlits que intervenen de manera important en la seva activitat com a ACBs i BPCPs entre els quals en destaquen el 2,4-diacetilfloroglucinol (Phl), àcid fenazin-1-carboxílic (PCA), Pirrolnitrina (Prn), àcid cianhídric (HCN), àcid 3-indolacètic (IAA), sideròfors i quitinases. L'objectiu principal del nostre treball ha estat la comparació de les característiques d'un grup de Pseudomonas del grup fluorescent utilitzant una aproximació polifàsica amb la finalitat d'establir possibles relacions entre algunes de les característiques i la capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Atesa la importància en el biocontrol de la producció de metabòlits com Phl, PCA i Prn, l'objectiu preliminar ha estat la recerca i obtenció de soques productores d'aquests metabòlits. Per assolir aquest objectiu s'ha emprat una aproximació molecular basada en la detecció dels gens biosintètics implicats en la seva producció en lloc de la detecció directa dels metabòlits per evitar els efectes que poden tenir les condicions de cultiu en la inducció o repressió de la seva síntesi. S'han realitzat diferents protocols basats (i) en la cerca assistida de productors mitjançant l'ús de marcadors fenotípics i posterior confirmació per PCR i, (ii) en l'ús de la PCR per a la detecció dels gens directament dels extractes bacterians, d'enriquiments d'aquests extractes i la realització de la hibridació en colònies per al posterior aïllament. La cerca assistida de productors de Phl mitjançant marcadors fenotípics i posteriorment la utilització de tècniques moleculars (amplificació per PCR del gen phlD), ha estat el millor mètode en el tipus de mostres processades en el nostre treball, on la proporció de productors és relativament baixa. En total s'han aïllat a partir de diversos ambients 4 soques portadores dels gens de la síntesi de PCA, 15 de Phl i 1 de Prn. S'ha constituït una col·lecció de 72 soques de Pseudomonas del grup fluorescent que inclou 18 aïllats propis portadors dels gens biosintètics necessaris per la producció de Phl PCA i Prn; 6 soques de referència procedents de col·leccions de cultius tipus, 14 soques productores dels diferents antibiòtics cedides per altres investigadors i una selecció de 34 soques procedents d'un treball previ realitzat en el nostre grup de recerca. A la col·lecció s'hi troben soques candidates a ACB i BPCP de diverses malalties i plantes. Les 72 soques s'han caracteritzat fenotípica i genotípicament. La caracterització fenotípica s'ha portat a terme mitjançant la identificació a nivell d'espècie amb galeries API 20NE i proves bioquímiques específiques; la producció de metabòlits com PCA, Phl, Prn, IAA, HCN, quitinases i sideròfors mitjançant l'ús de diferents tècniques; antagonisme in vitro en diversos medis enfront dos fongs (Stemphylium vesicarium i Penicillium expansum) i tres bacteris fitopatògens (Erwinia amylovora, Pseudomonas syringae pv. syringae i Xanthomonas arboricola pv. juglandis); l'eficàcia de la inhibició de la infecció en bioassaigs in vivo sobre material vegetal enfront els fongs P. expansum en poma i S. vesicarium en fulles de perera i enfront el bacteri E. amylovora en fruits immadurs de perera i, finalment, en assaigs de promoció de creixement en dos portaempelts comercials de Prunus. Cal destacar que P. expansum causa la podridura blava en pomes i peres en postcollita, S. vesicarium la taca bruna de la perera i E. amylovora el foc bacterià de les rosàcies. El nombre de soques de Pseudomonas, sobre el total de les 72 estudiades, productores d'IAA (4) i quitinases (6) és baix, mentre que és elevat en el cas del HCN (32), que a més està associat a la producció de Phl. Els resultats obtinguts en l'antagonisme in vitro han mostrat en el cas dels bacteris que és dependent del patogen indicador i del medi de cultiu. La presència o absència de ferro no sembla ser un factor que potencií l'antagonisme. En el cas dels fongs no s'ha observat però, influència del medi de cultiu emprat. En el total de 72 soques s'ha observat un percentatge baix de soques que manifesten antagonisme en tots els medis assajats vers 3 o 4 dels patògens (7). Solament 2 d'aquestes 7 soques han mostrat ser també efectives en bioassaigs d'inhibició de les infeccions causades per 2 dels 3 patògens assajats. Algunes de les soques efectives en els bioassaigs no són antagonistes in vitro en cap dels medis assajats enfront el mateix patogen. En el cas de la promoció del creixement, s'han observat més soques promotores del creixement del portaempelts de prunera Marianna 2624 que no en l'híbrid de presseguer-ametller GF677 i les eficàcies assolides són també majors en el cas de Marianna 2624, detectant una elevada especificitat soca/portaempelts La caracterització genotípica s'ha realitzat mitjançant l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de restricció de DNA ribosomal (RFLP-rDNA) i l'anàlisi dels polimorfismes en la longitud dels fragments de macrorestricció genòmica de DNA cromosòmic separats per electroforesi en camp polsant (MRFLP-PFGE). Ambdues anàlisis van mostrar una gran heterogeneïtat genètica entre les soques caracteritzades i no s'ha pogut relacionar les agrupacions obtingudes amb les característiques fenotípiques o capacitat d'actuar com a ACB o BPCP. Els patrons de macrorestricció genòmica (MRFLP-PFGE) del bacteri model P. fluorescens EPS288 són estables en el temps i independents de les condicions de cultiu assajades al laboratori o en mostres naturals, mostrant ser una tècnica eficaç en la identificació de reaïllats de mostres naturals inoculades prèviament amb el bacteri. Una selecció de soques que comparteixen el fet de produir floroglucinol s'han caracteritzat mitjançant RFLP i seqüenciació del gen phlD. S'ha establert una relació entre les agrupacions obtingudes en les anàlisis RFLP-rDNA, RFLP-phlD i les seqüències del gen. En l'anàlisi filogenètica de les seqüències del gen phlD s'ha observat un elevat grau de polimorfisme obtenint-se 3 agrupacions principals. Les agrupacions semblen relacionar-se amb els patrons de producció de metabòlits (Phl, HCN i Prn en una primera agrupació; Phl i HCN en la segona i solament Phl en la tercera), però aquestes no s'han pogut relacionar amb l'origen geogràfic de les soques o la seva activitat com a ACBs i/o BPCP. Amb les dades obtingudes de la caracterització fenotípica i genotípica s'ha realitzat una anàlisi multivariant (correspondències, correlacions d'Spearman i de freqüències amb variables categòriques). S'ha demostrat la importància de disposar d'una tècnica que permeti depurar una col·lecció de soques descartant les soques genèticament idèntiques, ja que influeixen en els resultats de les anàlisis. Pels tres patògens assajats com a indicadors i els dos portaempelts emprats, no s'ha observat cap correlació entre la inhibició de la infecció o la promoció del creixement amb les característiques fenotípiques i genotípiques de les soques que fos significatiu i consistent en les tres tècniques emprades.

A study on the phylogeny and the ecology of ammonia-oxidizing bacteria using a new molecular marker based on the gene amoB

L'agricultura i la industrialització han causat un augment significatiu del nombre d'ambients rics en amoni. La presència de compostos nitrogenats redueix la qualitat de l'aigua, causant problemes de toxicitat, deteriorant el medi ambient i fins i tot afectant la salut humana. En conseqüència, la nitrificació s'ha convertit en un procés global que afecta al cicle del nitrogen a la biosfera. Els bacteris oxidadors d'amoni (AOB) són els responsables de l'oxidació de l'amoni a nitrit, i juguen un paper essencial en el cicle del nitrogen. Els primers oxidadors d'amoni foren aïllats a finals del segle XIX, però la lentitud del seu creixement i les dificultats per cultivar-los feren que fins als anys 80, amb els primers estudis emprant el gen 16SrDNA, no s'assolís un coneixement complert d'aquest grup bacterià. Actualment les bases de dades contenen multitud d'entrades amb seqüències corresponents a AOB. L'objectiu d'aquest treball era trobar, desenvolupar i avaluar eines útils i fiables per a l'estudi dels AOB en mostres ambientals. En aquest treball primer descrivim la utilització de la hibridació in situ amb fluorescència (FISH), mitjançant l'aplicació de sondes amb diana en el 16SrRNA dels AOB. La FISH ens va permetre detectar i recomptar aquest grup bacterià; no obstant, aquest mètode no permetia la detecció de noves seqüències, pel que es necessitava una nova eina. Amb aquesta intenció vam aplicar la seqüència de la sonda Nso1225 en una PCR. El fet d'amplificar específicament un fragment del 16SrDNA dels AOB va suposar el desenvolupament d'una nova eina molecular que permetia detectar la presència i diversitat d'aquests bacteris en ambients naturals. Malgrat tot, algunes seqüències pertanyents a bacteris no oxidadors d'amoni del subgrup β dels proteobacteris, eren també obtingudes amb aquesta tècnica. Així mateix, un dels inconvenients de l'ús del 16SrDNA com a marcador és la impossibilitat de detectar simultàniament els AOB que pertanyen als subgrups β i γ dels proteobacteris. El gen amoA, que codifica per la subunitat A de l'enzim amoni monooxigenasa (AMO), era aleshores àmpliament utilitzat com a marcador per a la detecció dels AOB. En aquest treball també descrivim la utilització d'aquest marcador en mostres procedents d'un reactor SBR. Aquest marcador ens va permetre identificar seqüències de AOB en la mostra, però la necessitat de detectar amoA mitjançant clonatge fa que l'ús d'aquest marcador requereixi massa temps per a la seva utilització com a eina en estudis d'ecologia microbiana amb moltes mostres. Per altra banda, alguns autors han assenyalat l'obtenció de seqüències de no AOB en utilitzar amoA en un protocol de PCR-DGGE. Amb la finalitat d'obtenir una eina ràpida i rigorosa per detectar i identificar els AOB, vam desenvolupar un joc nou d'oligonucleòtids amb diana en el gen amoB, que codifica per a la subunitat transmembrana de l'enzim AMO. Aquest gen ha demostrat ser un bon marcador molecular pels AOB, oferint, sense tenir en compte afiliacions filogenètiques, una elevada especificitat, sensibilitat i fiabilitat. En aquest treball també presentem una anàlisi de RT-PCR basada en la detecció del gen amoB per a la quantificació del gènere Nitrosococcus. El nou joc d'oligonucleòtids dissenyat permet una enumeració altament específica i sensible de tots els γ-Nitrosococcus coneguts. Finalment, vam realitzar un estudi poligènic, comparant i avaluant els marcadors amoA, amoB i 16SrDNA, i vàrem construir un arbre filogenètic combinat. Com a resultat concloem que amoB és un marcador adequat per a la detecció i identificació dels AOB en mostres ambientals, proporcionant alhora agrupacions consistents en fer inferències filogenètiques. Per altra banda, la seqüència sencera del gen 16S rDNA és indicada com a marcador en estudis amb finalitats taxonòmiques i filogenètiques en treballar amb cultius purs de AOB.

Lactic acid bacteria as bioprotective agents against foodborne pathogens and spoilage microorganisms in fresh fruits and vegetables

La present tesi doctoral es centra en l'aplicació dels bacteris de l'àcid lactic (BAL) com a agents bioprotectors davant microorganismes patògens i deteriorants.Es van aïllar i seleccionar BAL de fruites i hortalisses fresques i es van assajar in vitro davant 5 microorganismes fitopatògens i 5 patògens humans.Es van realitzar assajos d'eficàcia en pomes Golden Delicious amb tots els aïllats enfront les infeccions causades pel fong Penicillium expansum. La soca més eficaç era Weissella cibaria TM128, que reduïa el diàmetre de les infeccions en un 50%.Les soques seleccionades es van assajar enfront els patògens Salmonella typhimurium, Escherichia coli i Listeria monocytogenes en enciams Iceberg i pomes Golden Delicious.Els BAL interferien eficientment amb el creixemet de S. typhimurium, and L. monocytogenes, però van mostrar poc efecte enfront E. coli.Finalment, es van realitzar assajos dosi-resposta amb les soques Leuconostoc mesenteroides CM135, CM160 and PM249 enfront L. monocytogenes. De totes les soques assajades, la soca CM160 va ser la més efectiva.

The use of bioluminescence for monitoring in planta growth dynamics of a Pseudomonas syringae plant pathogen

The use of bioluminescence was evaluated as a tool to study Pseudomonas syringae population dynamics in susceptible and resistant plant environments. Plasmid pGLITE, containing the luxCDABE genes from Photorhabdus luminescens, was introduced into Pseudomonas syringae pv. phaseolicola race 7 strain 1449B, a Gram-negative pathogen of bean (Phaseolus vulgaris). Bacteria recovered from plant tissue over a five-day period were enumerated by counting numbers of colony forming units and by measurement of bioluminescence. Direct measurement of bioluminescence from leaf disc homogenates consistently reflected bacterial growth as determined by viable counting, but also detected subtle effects of the plant resistance response on bacterial viability. This bioluminescence procedure enables real time measurement of bacterial metabolism and population dynamics in planta, obviates the need to carry out labour intensive and time consuming traditional enumeration techniques and provides a sensitive assay for studying plant effects on bacterial cells.

Modulation of anti-pathogenic activity in canine-derived Lactobacillus species by carbohydrate growth substrate

Aims: To investigate the effect of various carbon sources on the production of extracellular antagonistic compounds against two Escherichia coli strains and Salmonella enterica serotype Typhimurium by three canine-derived lactobacilli strains. Methods and Materials: Cell-free preparations, pH neutralized, were used in antibiotic disc experiments as an initial screening. The bacteria/carbohydrate combinations that showed inhibition of the growth of those pathogens, were further investigated in batch co-culture experiments. The cell-free supernatants of the cultures, that decreased the population number of the pathogens in the co-culture experiments to log CFU ml(-1) less than or equal to 4, were tested for inhibition of the pathogens in pure cultures at neutral and acidic pH. Conclusions: The results showed that the substrate seems to affect the production of antimicrobial compounds and this effect could not just be ascribed to the ability of the bacteria to grow in the various carbon sources. L. mucosae, L. acidophilus and L. reuteri, when grown in sugar mixtures consisting of alpha-glucosides (Degree of Polymerization (DP) 1-4) could produce antimicrobial compounds active against all three pathogens in vitro. This effect could not be attributed to a single ingredient of those sugar mixtures and was synergistic. This inhibition had a dose-response characteristic and was more active at acidic pH. Significance and Impact of the Study: Knowledge of the effect that the carbon source has on the production of antimicrobial compounds by gut-associated lactobacilli allows the rational design of prebiotic/probiotic combinations to combat gastrointestinal pathogens.

Microbiology of the human intestinal tract and approaches for its dietary modulation

Gut bacteria can be categorised as being either beneficial or potentially pathogenic due to their metabolic activities and fermentation end-products. Health-promoting effects of the microflora may include immunostimulation, improved digestion and absorption, vitamin synthesis, inhibition of the growth of potential pathogens and lowering of gas distension. Detrimental effects are carcinogen production, intestinal putrefaction, toxin production, diarrhoea/constipation and intestinal infections. Certain indigenous bacteria such as bifidobacteria and lactobacilli are considered to be examples of health-promoting constituents of the microflora. They may aid digestion of lactose in lactose-intolerant individuals, reduce diarrhoea, help resist infections and assist in inflammatory conditions. Probiotics, prebiotics and synbiotics are functional foods that fortify the lactate producing microflora of the human or animal gut.

Selective fermentation of gentiobiose-derived oligosaccharides by human gut bacteria and influence of molecular weight

Gentiooligosaccharides and alternansucrase gentiobiose acceptor products were fractionated by their degree of polymerization (DP) on a Bio-Gel P2 column. Fractions were characterized by matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectroscopy, and incubated with human faecal bacteria under anaerobic conditions at 37 degrees C. The growth of predominant gut bacteria on the oligosaccharides was evaluated by fluorescence in situ hybridization and a prebiotic index (PI) was calculated. Lower DP gentiooligosaccharides (DP2-3) showed the highest selectivity (PI of 4.89 and 3.40, respectively), whereas DP4-5 alternansucrase gentiobiose acceptor products generated the greatest values (PI of 5.87). The production of short-chain fatty acids was also determined during the time course of the reactions. The mixture of DP6-10 alternansucrase gentiobiose acceptor products generated the highest levels of butyric acid but the lowest levels of lactic acid. Generally, for similar molecular weights, alternansucrase gentiobiose acceptor products gave higher PI values than gentiooligosaccharides.

Influence of glycosidic linkages and molecular weight on the fermentation of maltose-based oligosaccharides by human gut bacteria

A structure-function study was carried out to increase knowledge of how glycosidic linkages and molecular weights of carbohydrates contribute toward the selectivity of fermentation by gut bacteria. Oligosaccharides with maltose as the common carbohydrate source were used. Potentially prebiotic alternansucrase and dextransucrase maltose acceptor products were synthesized and separated into different molecular weights using a Bio-gel P2 column. These fractions were characterized by matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight. Nonprebiotic maltooligosaccharides with degrees of polymerization (DP) from three to seven were commercially obtained for comparison. Growth selectivity of fecal bacteria on these oligosaccharides was studied using an anaerobic in vitro fermentation method. In general, carbohydrates of DP3 showed the highest selectivity towards bifidobacteria; however, oligosaccharides with a higher molecular weight (DP6-DP7) also resulted in a selective fermentation. Oligosaccharides with DPs above seven did not promote the growth of "beneficial" bacteria. The knowledge of how specific structures modify the gut microflora could help to find new prebiotic oligosaccharides.

Exopolysaccharides produced by Bifidobacterium longum IPLA E44 and Bifidobacterium animalis subsp lactis IPLA R1 modify the composition and metabolic activity of human faecal microbiota in pH-controlled batch cultures

Exopolysaccharides (EPS) isolated from two Bifidobacterium strains, one of human intestinal origin (Bifidobacterium longum subsp. longum IPLA E44) and the other from dairy origin (Bifidobacterium animalis subsp. lactis IPLA R1), were subjected to in vitro chemically simulated gastrointestinal digestion. which showed the absence of degradation of both polymers in these conditions. Polymers were then used as carbon sources in pH-controlled faecal batch cultures and compared with the non-prebiotic carbohydrate glucose and the prebiotic inulin to determine changes in the composition of faecal bacteria. A set of eight fluorescent in situ hybridisation oligonucleotide probes targeting 16S rRNA sequences was used to quantify specific groups of microorganisms. Growth of the opportunistic pathogen Clostridium histolyticum occurred with all carbohydrates tested similarly to that found in negative control cultures without added carbohydrate and was mainly attributed to the culture conditions used rather than enhancement of growth by these substrates. Polymers E44 and RI stimulated growth of Lactobacillus/Enterococcus, Bifidobacterium, and Bacteroides/Prevotella in a similar way to that seen with inulin. The EPS RI also promoted growth of the Atopobium cluster during the first 24 h of fermentation. An increase in acetic and lactic acids was found during early stages of fermentation (first 10-24 h) correlating with increases of Lactobacillus, Bifidobacterium, and Atopobium. Propionic acid concentrations increased in old cultures, which was coincident with the enrichment of Clostridium cluster IX in cultures with EPS RI and with the increases in Bacteroides in cultures with both microbial EPS (RI and E44) and inulin. The lowest acetic to propionic acid ratio was obtained for EPS E44. None of the carbohydrates tested supported the growth of microorganisms from Clostridium clusters XIVa+b and IV, results that correlate with the poor butyrate production in the presence of EPS. Thus, EPS synthesized by bifidobacteria from dairy and intestinal origins can modulate the intestinal microbiota in vitro, promoting changes in some numerically and metabolically relevant microbial populations and shifts in the production of short chain fatty acids. (C) 2009 Elsevier B.V. All rights reserved.

Predicting the thermal inactivation of bacteria in a solid matrix: simulation studies on the relative effects of microbial thermal resistance parameters and process conditions

A combined mathematical model for predicting heat penetration and microbial inactivation in a solid body heated by conduction was tested experimentally by inoculating agar cylinders with Salmonella typhimurium or Enterococcus faecium and heating in a water bath. Regions of growth where bacteria had survived after heating were measured by image analysis and compared with model predictions. Visualisation of the regions of growth was improved by incorporating chromogenic metabolic indicators into the agar. Preliminary tests established that the model performed satisfactorily with both test organisms and with cylinders of different diameter. The model was then used in simulation studies in which the parameters D, z, inoculum size, cylinder diameter and heating temperature were systematically varied. These simulations showed that the biological variables D, z and inoculum size had a relatively small effect on the time needed to eliminate bacteria at the cylinder axis in comparison with the physical variables heating temperature and cylinder diameter, which had a much greater relative effect. (c) 2005 Elsevier B.V All rights reserved.

Challenge testing the lactoperoxidase system against a range of bacteria using different activation agents

Lactoperoxidase (LP) exerts antimicrobial effects in combination with H2O2 and either thiocyanate (SCN-) or a halide (e. g., I-). Garlic extract in the presence of ethanol has also been used to activate the LP system. This study aimed to determine the effects of 3 LP activation systems (LP+SCN-+H2O2; LP+I-+H2O2; LP + garlic extract + ethanol) on the growth and activity of 3 test organisms (Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa, and Bacillus cereus). Sterilized milk was used as the reaction medium, and the growth pattern of the organisms and a range of keeping quality (KQ) indicators (pH, titratable acidity, ethanol stability, clot on boiling) were monitored during storage at the respective optimum growth temperature for each organism. The LP+I-+H2O2 system reduced bacterial counts below the detection limit shortly after treatment for all 3 organisms, and no bacteria could be detected for the duration of the experiment (35 to 55 h). The KQ data confirmed that the milk remained unspoiled at the end of the experiments. The LP + garlic extract + ethanol system, on the other hand, had no effect on the growth or KQ with P. aeruginosa, but showed a small retardation of growth of the other 2 organisms, accompanied by small increases (5 to 10 h) in KQ. The effects of the LP+SCN-+H2O2 system were intermediate between those of the other 2 systems and differed between organisms. With P. aeruginosa, the system exerted total inhibition within 10 h of incubation, but the bacteria regained viability after a further 5 h, following a logarithmic growth curve. This was reflected in the KQ indicators, which implied an extension of 15 h. With the other 2 bacterial species, LP+SCN-+H2O2 exerted an obvious inhibitory effect, giving a lag phase in the growth curve of 5 to 10 h and KQ extension of 10 to 15 h. When used in combination, I- and SCN- displayed negative synergy.

rRNA probes used to quantify the effects of glycomacropeptide and alpha-lactalbumin supplementation on the predominant groups of intestinal bacteria of infant rhesus monkeys challenged with enteropathogenic Escherichia coli

Objectives: Certain milk factors may help to promote the growth of a host-friendly colonic microflora (e.g. bifidobacteria, lactobacilli) and explain why breast-fed infants experience fewer and milder intestinal infections than those who are formula-fed. The effects of supplementation of formula with two such milk factors was investigated in this study. Materials and Methods: Infant rhesus macaques were breastfed, fed control formula, or formula supplemented with glycomacropeptide (GMP) or alpha-lactalburnin (alpha-LA) from birth to 5 months of age. Blood was drawn monthly and rectal swabs were collected weekly. At 4.5 months of age, 10(8) colonyforming units of enteropathogenic E.coli O127, strain 2349/68 (EPEC) was given orally and the response to infection assessed. The bacteriology of rectal swabs pre- and post-infection was determined by culture independent fluorescence in situ hybridization. Results: Post-challenge, breast-fed infants and infants fed alpha-LA-supplemented formula had no diarrhea, whilst those infants fed GMP-supplemented formula had intermittent diarrhea. In infants fed control formula the diarrhea was acute. Conclusions: Supplementation of infant formula with appropriate milk proteins may be useful for improving the infant's ability to resist acute infection caused by E.coli.

A two-stage continuous culture system to study the effect of supplemental alpha-lactalbumin and glycomacropeptide on mixed cultures of human gut bacteria challenged with enteropathogenic Escherichia coli and Salmonella serotype Typhimurium

Aims: Certain milk factors may promote the growth of a gastrointestinal microflora predominated by bifidobacteria and may aid in overcoming enteric infections. This may explain why breast-fed infants experience fewer intestinal infections than their formula-fed counterparts. The effect of formula supplementation with two such factors was investigated in this study. Methods and Results: Infant faecal specimens were used to ferment formulae supplemented with glycomacropeptide (GMP) and alpha-lactalbumin (alpha-la) in a two-stage compound continuous culture model. At steady state, all fermenter vessels were inoculated with 5 ml of 0.1 M phosphate-buffered saline (pH 7.2) containing 10(8) CFU ml(-1) of either enteropathogenic Escherichia coli 2348/69 (O127:H6) or Salmonella serotype Typhimurium (DSMZ 5569). Bacteriology was determined by independent fluorescence in situ hybridization. Vessels that contained breast milk (BM), as well as alpha-la and GMP supplemented formula had stable total counts of bifidobacteria while lactobacilli increased significantly only in vessels with breast milk. Bacteroides, clostridia and E. coli decreased significantly in all three groups prior to pathogen addition. Escherichia coli counts decreased in vessels containing BM and alpha-la while Salmonella decreased significantly in all vessels containing BM, alpha-la and GMP. Acetate was the predominant acid. Significance and Impact of the Study: Supplementation of infant formulae with appropriate milk proteins may be useful in mimicking the beneficial bacteriological effects of breast milk.

Both tumour-promoting and non-promoting phorbol esters inhibit 125I-EGF binding and stimulate the phosphorylation of a 80kd protein kinase C substrate protein in intact Swiss 3T3 cells

Sapintoxin A (SAP A) and 12-deoxyphorbol 13-phenylacetate (DOPP), are two biologically active but non-turnour-promoting phorbol esters that potently bind to and activate the phorbol ester receptor, protein kinase C (PKC). SAP A and DOPP cause a dose-dependent increase in the phosphorylation of an 80 kd (80K) substrate protein for PKC in Swiss 3T3 cells. A similar dose—response effect was seen with sapintoxin D (SAP D), the stage 2 promoting analogue of 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate and the complete promoter phorbol 12,13-dibutyrate (PDB). The doses resulting in a half maximal phosphorylation of this protein (Ka were 20 nM (SAP A), 45 nM (DOPP), 23 nM (SAP D) and 37 nM (PDB). Both non-promoting and phorbol esters induced a dose-dependent inhibition of [125I]epidermal growth factor (EGF) binding to its receptor in Swiss 3T3 cells. The doses required for 50% inhibition of binding (Ki) were: 8 nM (SAP A), 16 nM (DOPP), 14 nM (SAP D) and 17 nM (PDB). The results clearly demonstrate that induction of phosphorylation of the Pu 80K phosphoprotein and inhibition of [125I]EGF binding in Swiss 3T3 cells following exposure to phorbol esters is independent of the tumour-promoting activity of these compounds. The fact that SAP A, DOPP, SAP D and PDB are mitogenic for a variety of cell types and that exposure to these compounds leads to 80K phosphorylation and inhibition of [125I]EGF binding, suggests that these early biological events may play a role in the mitogenic response induced by these compounds.