A gain-of-function allele of TPC1 activates oxylipin biogenesis after leaf wounding in Arabidopsis.

Jasmonates, potent lipid mediators of defense gene expression in plants, are rapidly synthesized in response to wounding. These lipid mediators also stimulate their own production via a positive feedback circuit, which depends on both JA synthesis and JA signaling. To date, molecular components regulating the activation of jasmonate biogenesis and its feedback loop have been poorly characterized. We employed a genetic screen capable of detecting the misregulated activity of 13-lipoxygenase, which operates at the entry point of the jasmonate biosynthesis pathway. Leaf extracts from the Arabidopsis fou2 (fatty acid oxygenation upregulated 2) mutant displayed an increased capacity to catalyze the synthesis of lipoxygenase (LOX) metabolites. Quantitative oxylipin analysis identified less than twofold increased jasmonate levels in healthy fou2 leaves compared to wild-type; however, wounded fou2 leaves strongly increased jasmonate biogenesis compared to wounded wild-type. Furthermore, the plants displayed enhanced resistance to the fungus Botrytis cinerea. Higher than wild-type LOX activity and enhanced resistance in the fou2 mutant depend fully on a functional jasmonate response pathway. The fou2 mutant carries a missense mutation in the putative voltage sensor of the Two Pore Channel 1 gene (TPC1), which encodes a Ca(2+)-permeant non-selective cation channel. Patch-clamp analysis of fou2 vacuolar membranes showed faster time-dependent conductivity and activation of the mutated channel at lower membrane potentials than wild-type. The results indicate that cation fluxes exert strong control over the positive feedback loop whereby JA stimulates its own synthesis.

Acyl-CoA synthetase 3 promotes lipid droplet biogenesis in ER microdomains.

Control of lipid droplet (LD) nucleation and copy number are critical, yet poorly understood, processes. We use model peptides that shift from the endoplasmic reticulum (ER) to LDs in response to fatty acids to characterize the initial steps of LD formation occurring in lipid-starved cells. Initially, arriving lipids are rapidly packed in LDs that are resistant to starvation (pre-LDs). Pre-LDs are restricted ER microdomains with a stable core of neutral lipids. Subsequently, a first round of"emerging" LDs is nucleated, providing additional lipid storage capacity. Finally, in proportion to lipid concentration, new rounds of LDs progressively assemble. Confocal microscopy and electron tomography suggest that emerging LDs are nucleated in a limited number of ER microdomains after a synchronized stepwise process of protein gathering, lipid packaging, and recognition by Plin3 and Plin2. A comparative analysis demonstrates that the acyl-CoA synthetase 3 is recruited early to the assembly sites, where it is required for efficient LD nucleation and lipid storage.

Acyl-CoA synthetase 3 promotes lipid droplet biogenesis in ER microdomains.

Control of lipid droplet (LD) nucleation and copy number are critical, yet poorly understood, processes. We use model peptides that shift from the endoplasmic reticulum (ER) to LDs in response to fatty acids to characterize the initial steps of LD formation occurring in lipid-starved cells. Initially, arriving lipids are rapidly packed in LDs that are resistant to starvation (pre-LDs). Pre-LDs are restricted ER microdomains with a stable core of neutral lipids. Subsequently, a first round of"emerging" LDs is nucleated, providing additional lipid storage capacity. Finally, in proportion to lipid concentration, new rounds of LDs progressively assemble. Confocal microscopy and electron tomography suggest that emerging LDs are nucleated in a limited number of ER microdomains after a synchronized stepwise process of protein gathering, lipid packaging, and recognition by Plin3 and Plin2. A comparative analysis demonstrates that the acyl-CoA synthetase 3 is recruited early to the assembly sites, where it is required for efficient LD nucleation and lipid storage.

In silico pathway reconstruction: Iron-sulfur cluster biogenesis in Saccharomyces cerevisiae

Background: Current advances in genomics, proteomics and other areas of molecular biology make the identification and reconstruction of novel pathways an emerging area of great interest. One such class of pathways is involved in the biogenesis of Iron-Sulfur Clusters (ISC). Results: Our goal is the development of a new approach based on the use and combination of mathematical, theoretical and computational methods to identify the topology of a target network. In this approach, mathematical models play a central role for the evaluation of the alternative network structures that arise from literature data-mining, phylogenetic profiling, structural methods, and human curation. As a test case, we reconstruct the topology of the reaction and regulatory network for the mitochondrial ISC biogenesis pathway in S. cerevisiae. Predictions regarding how proteins act in ISC biogenesis are validated by comparison with published experimental results. For example, the predicted role of Arh1 and Yah1 and some of the interactions we predict for Grx5 both matches experimental evidence. A putative role for frataxin in directly regulating mitochondrial iron import is discarded from our analysis, which agrees with also published experimental results. Additionally, we propose a number of experiments for testing other predictions and further improve the identification of the network structure. Conclusion: We propose and apply an iterative in silico procedure for predictive reconstruction of the network topology of metabolic pathways. The procedure combines structural bioinformatics tools and mathematical modeling techniques that allow the reconstruction of biochemical networks. Using the Iron Sulfur cluster biogenesis in S. cerevisiae as a test case we indicate how this procedure can be used to analyze and validate the network model against experimental results. Critical evaluation of the obtained results through this procedure allows devising new wet lab experiments to confirm its predictions or provide alternative explanations for further improving the models.

Insertion of a malE B-Galactosidase fusion protein into the envelope of Escherichia coli disrupts biogenesis of outer membrane proteins and processing of inner membrane proteins

The synthesis of a membrane-bound MalE ,B-galactosidase hybrid protein, when induced by growth of Escherichia coli on maltose, leads to inhibition of cell division and eventually a reduced rate of mass increase. In addition, the relative rate of synthesis of outer membrane proteins, but not that of inner membrane proteins, was reduced by about 50%o. Kinetic experiments demonstrated that this reduction coincided with the period of maximum synthesis of the hybrid protein (and another maltose-inducible protein, LamB). The accumulation of this abnormal protein in the envelope therefore appeared specifically to inhibit the synthesis, the assembly of outer membrane proteins, or both, indicating that the hybrid protein blocks some export site or causes the sequestration of some limiting factor(s) involved in the export process. Since the MalE protein is normally located in the periplasm, the results also suggest that the synthesis of periplasmic and outer membrane proteins may involve some steps in common. The reduced rate of synthesis of outer membrane proteins was also accompanied by the accumulation in the envelope of at least one outer membrane protein and at least two inner membrane proteins as higher-molecular-weight forms, indicating that processing (removal of the N-terminal signal sequence) was also disrupted by the presence of the hybrid protein. These results may indicate that the assembly of these membrane proteins is blocked at a relatively late step rather than at the level of primary recognition of some site by the signal sequence. In addition, the results suggest that some step common to the biogenesis of quite different kinds of envelope protein is blocked by the presence of the hybrid protein.

Parkinson"s disease DJ-1 L166P alters rRNA biogenesis by exclusion of TTRAP from the nucleolus and sequestration into cytoplasmic aggregates via TRAF6

Mutations in PARK7/DJ-1 gene are associated to autosomal recessive early onset forms of Parkinson"s disease (PD). Although large gene deletions have been linked to a loss-of-function phenotype, the pathogenic mechanism of missense mutations is less clear. The L166P mutation causes misfolding of DJ-1 protein and its degradation. L166P protein may also accumulate into insoluble cytoplasmic aggregates with a mechanism facilitated by the E3 ligase TNF receptor associated factor 6 (TRAF6). Upon proteasome impairment L166P activates the JNK/p38 MAPK apoptotic pathway by its interaction with TRAF and TNF Receptor Associated Protein (TTRAP). When proteasome activity is blocked in the presence of wild-type DJ-1, TTRAP forms aggregates that are localized to the cytoplasm or associated to nucleolar cavities, where it is required for a correct rRNA biogenesis. In this study we show that in post-mortem brains of sporadic PD patients TTRAP is associated to the nucleolus and to Lewy Bodies, cytoplasmic aggregates considered the hallmark of the disease. In SH-SY5Y neuroblastoma cells, misfolded mutant DJ-1 L166P alters rRNA biogenesis inhibiting TTRAP localization to the nucleolus and enhancing its recruitment into cytoplasmic aggregates with a mechanism that depends in part on TRAF6 activity. This work suggests that TTRAP plays a role in the molecular mechanisms of both sporadic and familial PD. Furthermore, it unveils the existence of an interplay between cytoplasmic and nucleolar aggregates that impacts rRNA biogenesis and involves TRAF6

Cannabidiol Protects against Doxorubicin-Induced Cardiomyopathy by Modulating Mitochondrial Function and Biogenesis.

Doxorubicin (DOX) is a widely used, potent chemotherapeutic agent; however, its clinical application is limited because of its dose-dependent cardiotoxicity. DOX's cardiotoxicity involves increased oxidative/nitrative stress, impaired mitochondrial function in cardiomyocytes/endothelial cells and cell death. Cannabidiol (CBD) is a nonpsychotropic constituent of marijuana, which is well tolerated in humans, with antioxidant, antiinflammatory and recently discovered antitumor properties. We aimed to explore the effects of CBD in a well-established mouse model of DOX-induced cardiomyopathy. DOX-induced cardiomyopathy was characterized by increased myocardial injury (elevated serum creatine kinase and lactate dehydrogenase levels), myocardial oxidative and nitrative stress (decreased total glutathione content and glutathione peroxidase 1 activity, increased lipid peroxidation, 3-nitrotyrosine formation and expression of inducible nitric oxide synthase mRNA), myocardial cell death (apoptotic and poly[ADP]-ribose polymerase 1 [PARP]-dependent) and cardiac dysfunction (decline in ejection fraction and left ventricular fractional shortening). DOX also impaired myocardial mitochondrial biogenesis (decreased mitochondrial copy number, mRNA expression of peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator 1-alpha, peroxisome proliferator-activated receptor alpha, estrogen-related receptor alpha), reduced mitochondrial function (attenuated complex I and II activities) and decreased myocardial expression of uncoupling protein 2 and 3 and medium-chain acyl-CoA dehydrogenase mRNA. Treatment with CBD markedly improved DOX-induced cardiac dysfunction, oxidative/nitrative stress and cell death. CBD also enhanced the DOX-induced impaired cardiac mitochondrial function and biogenesis. These data suggest that CBD may represent a novel cardioprotective strategy against DOX-induced cardiotoxicity, and the above-described effects on mitochondrial function and biogenesis may contribute to its beneficial properties described in numerous other models of tissue injury.

Uncovering parallel ribosome biogenesis pathways during pre-60S subunit maturation

Paralogs are present during ribosome biogenesis as well as in mature ribosomes in form of ribosomal proteins, and are commonly believed to play redundant functions within the cell. Two previously identified paralogs are the protein pair Ssf1 and Ssf2 (94% homologous). Ssf2 is believed to replace Ssf1 in case of its absence from cells, and depletion of both proteins leads to severely impaired cell growth. Results reveal that, under normal conditions, the Ssf paralogs associate with similar sets of proteins but with varying stabilities. Moreover, disruption of their pre-rRNP particles using high stringency buffers revealed that at least three proteins, possibly Dbp9, Drs1 and Nog1, are strongly associated with each Ssf protein under these conditions, and most likely represent a distinct subcomplex. In this study, depletion phenotypes obtained upon altering Nop7, Ssf1 and/or Ssf2 protein levels revealed that the Ssf paralogs cannot fully compensate for the depletion of one another because they are both, independently, required along parallel pathways that are dependent on the levels of availability of specific ribosome biogenesis proteins. Finally, this work provides evidence that, in yeast, Nop7 is genetically linked with both Ssf proteins.

Characterization of polycystin-1 in ADPKD pathogenetic mechanism : biogenesis and functional implications by genetic approaches in mouse

La polykystose rénale autosomique dominante (ADPKD) est une des maladies génétiques les plus communes. ADPKD se manifeste le plus souvent au stade adulte par la présence de kystes rénaux, et bien souvent de kystes hépatiques, avec une progression très variable. ADPKD mène à une insuffisance rénale: les seuls recours sont la dialyse puis la transplantation rénale. Les mutations dispersées sur les gènes PKD1 (majoritairement; la protéine polycystine-1, PC1) et PKD2 (la protéine polycystine-2, PC2) sont responsables de l’ADPKD. Le mécanisme pathogénétique de perte de fonction (LOF) et donc d’un effet récessif cellulaire est évoqué comme causatif de l’ADPKD. LOF est en effet supporté par les modèles murins d’inactivation de gènes PKD1/PKD2, qui développent de kystes, quoique in utéro et avec une rapidité impressionnante dans les reins mais pas dans le foie. Malgré de nombreuses études in vitro, le rôle de PC1/PC2 membranaire/ciliaire reste plutôt hypothétique et contexte-dépendant. Ces études ont associé PC1/PC2 à une panoplie de voies de signalisation et ont souligné une complexité structurelle et fonctionnelle exceptionnelle, dont l’implication a été testée notamment chez les modèles de LOF. Toutefois, les observations patho-cellulaires chez l’humain dont une expression soutenue, voire augmentée, de PKD1/PC1 et l’absence de phénotypes extrarénaux particuliers remet en question l’exclusivité du mécanisme de LOF. Il était donc primordial 1) d’éclaircir le mécanisme pathogénétique, 2) de générer des outils in vivo authentiques d’ADPKD en terme d’initiation et de progression de la maladie et 3) de mieux connaitre les fonctions des PC1/PC2 indispensables pour une translation clinique adéquate. Cette thèse aborde tous ces points. Tout d’abord, nous avons démontré qu’une augmentation de PKD1 endogène sauvage, tout comme chez l’humain, est pathogénétique en générant et caractérisant en détail un modèle murin transgénique de Pkd1 (Pkd1TAG). Ce modèle reproduit non seulement les caractéristiques humaines rénales, associées aux défauts du cil primaire, mais aussi extrarénales comme les kystes hépatiques. La sévérité du phénotype corrèle avec le niveau d’expression de Pkd1 ce qui supporte fortement un modèle de dosage. Dans un deuxième temps, nous avons démontré par les études de complémentations génétiques que ces deux organes reposent sur une balance du clivage GPS de Pc1, une modification post-traductionelle typique des aGPCR, et dont l’activité et l’abondance semblent strictement contrôlées. De plus, nous avons caractérisé extensivement la biogénèse de Pc1 et de ses dérivés in vivo générés suite au clivage GPS. Nous avons identifié une toute nouvelle forme et prédominante à la membrane, la forme Pc1deN, en plus de confirmer deux fragments N- et C-terminal de Pc1 (NTF et CTF, respectivement) qui eux s’associent de manière non-covalente. Nous avons démontré de façon importante que le trafic de Pc1deN i.e., une forme NTF détachée du CTF, est toutefois dépendant de l’intégrité du fragment CTF in vivo. Par la suite, nous avons généré un premier modèle humanisant une mutation PKD1 non-sens tronquée au niveau du domaine NTF(E3043X) en la reproduisant chez une souris transgénique (Pkd1extra). Structurellement, cette mutation, qui mimique la forme Pc1deN, s’est également avérée causative de PKD. Le modèle Pkd1extra a permis entre autre de postuler l’existence d’une cross-interaction entre différentes formes de Pc1. De plus, nos deux modèles murins sont tous les deux associés à des niveaux altérés de c-Myc et Pc2, et soutiennent une implication réelle de ces derniers dans l’ADPKD tou comme une interaction fonctionnelle entre les polycystines. Finalement, nous avons démontré un chevauchement significatif entre l’ADPKD et le dommage rénal aigüe (ischémie/AKI) dont une expression augmentée de Pc1 et Pc2 mais aussi une stimulation de plusieurs facteurs cystogéniques tel que la tubérine, la β-caténine et l’oncogène c-Myc. Nos études ont donc apporté des évidences cruciales sur la contribution du gène dosage dans l’ADPKD. Nous avons développé deux modèles murins qui serviront d’outil pour l’analyse de la pathologie humaine ainsi que pour la validation préclinique ADPKD. L’identification d’une nouvelle forme de Pc1 ajoute un niveau de complexité supplémentaire expliquant en partie une capacité de régulation de plusieurs voies de signalisation par Pc1. Nos résultats nous amènent à proposer de nouvelles approches thérapeutiques: d’une part, le ciblage de CTF i.e., de style chaperonne, et d’autre part le ciblage de modulateurs intracellulaires (c-Myc, Pc2, Hif1α). Ensemble, nos travaux sont d’une importance primordiale du point de vue informatif et pratique pour un avancement vers une thérapie contre l’ADPKD. Le partage de voies communes entre AKI et ADPKD ouvre la voie aux approches thérapeutiques parallèles pour un traitement assurément beaucoup plus rapide.

Biogenesis of the C. elegans germline syncytium: from nucleation to maturation

La vie commence par la fusion des gamètes pour générer un zygote, dans lequel les constituants à la fois de l'ovocyte et des spermatozoïdes sont partagés au sein d'un syncytium. Le syncytium consiste en des cellules ou tissus dans lesquels des cellules nucléées individuelles distinctes partagent un cytoplasme commun. Alors que l’avantage du syncytium durant la fécondation est tout à fait évident, les syncytia se produisent également dans de nombreux contextes de développement différents dans les plantes, les champignons et dans le règne animal, des insectes aux humains, pour des raisons qui ne sont pas immédiatement évidentes. Par exemple, la lignée germinale de nombreuses espèces de vertébrés et d'invertébrés, des insectes aux humains, présente une structure syncytiale, suggérant que les syncytia constituent des phases conservées de développement de la lignée germinale. Malgré la prévalence commune des syncytia, ces derniers ont cependant confondu les scientifiques depuis des décennies avec des questions telles que la façon dont ils sont formés et maintenus en concurrence avec leurs homologues diploïdes, et quels sont les avantages et les inconvénients qu'ils apportent. Cette thèse va décrire l'utilisation de la lignée germinale syncytiale de C. elegans afin d'approfondir notre compréhension de l'architecture, la fonction et le mode de formation des tissus syncytiaux. Les cellules germinales (CGs) dans la lignée germinale de C. elegans sont interconnectées les unes aux autres par l'intermédiaire de structures appelées des anneaux de CG. En utilisant l'imagerie des cellules vivantes, nous avons d'abord analysé l'architecture syncytiale de la lignée germinale au long du développement et démontré que la maturation de l'anneau de CG se produit progressivement au cours de la croissance des larves et que les anneaux de CG sont composés de myosine II, de l'anilline canonique ANI-1, et de la courte isoforme d’anilline ANI-2, qui n'a pas les domaines de liaison à l’actine et à la myosine, depuis le premier stade larvaire, L1. Parmi les composants de l'anneau de CG, ANI-2 est exprimé au cours du développement et exclusivement enrichi entre les deux CGs primordiales (CGPs) au cours de l'embryogenèse de C. elegans, indiquant qu’ANI-2 est un composant bona fide des anneaux de CG. Nous avons en outre montré que les anneaux de CG sont largement absents dans les animaux mutants pour ani-2, montrant que leur maintien repose sur l'activité d'ANI-2. Contrairement à cela, nous avons trouvé que la déplétion d’ANI-1 a augmenté à la fois le diamètre des anneaux de CG et la largeur du rachis. Fait intéressant, la déplétion d’ANI-1 dans les mutants d’ani-2 a sauvé les défauts d'anneaux de CG des gonades déficientes en ani-2, ce qui suggère que l'architecture syncytiale de la lignée germinale de C. elegans repose sur un équilibre de l'activité de ces deux protéines Anilline. En outre, nous avons montré que lors de leur entrée à l'âge adulte, les mutants ani-2 présentent de sévères défauts de multinucléation des CGs qui découlent de l'effondrement des membranes de séparation des CGs individuelles. Cette multinucléation a coïncidé avec le début de la diffusion cytoplasmique, dont le blocage réduit la multinucléation des gonades mutantes pour ani-2, suggérant que les anneaux de CG résistent au stress mécanique associé au processus de diffusion cytoplasmique. En accord avec cela, nous avons trouvé aussi que la gonade peut soutenir la déformation élastique en réponse au stress mécanique et que cette propriété repose sur la malléabilité des anneaux de CGs. Dans une étude séparée afin de comprendre le mécanisme de formation du syncytium, nous avons suivi la dynamique de division de la cellule précurseur de la lignée germinale, P4 en deux CGP dans l’embryon de C. elegans. Nous avons démontré que les CGPs commencent la cytocinèse de manière similaire aux cellules somatiques, en formant un sillon de clivage, qui migre correctement et transforme ainsi l'anneau contractile en anneau de « midbody ring » (MBR), une structure qui relie de manière transitoire les cellules en division. Malgré cela, les CGPs, contrairement à leurs homologues somatiques, ne parviennent pas à accomplir la dernière étape de la cytocinèse, qui est la libération abscission-dépendante du MBR. Au lieu de cela, le MBR persiste à la frontière entre les CGPs en division et subit une réorganisation et une maturation pour se transformer finalement en structures en forme d'anneau qui relient les cellules en division. Nous montrons en outre que les composants du MB/MBR; UNC-59Septin, CYK-7, ZEN-4Mklp1, RHO-1RhoA sont localisés à des anneaux de CG au long du développement de la lignée germinale du stade L1 à l'âge adulte, ce qui suggère que les anneaux de CG sont dérivés des MBR. Bien qu'il reste encore beaucoup à faire pour comprendre pleinement le mécanisme précis de la formation du syncytium, le maintien, ainsi que la fonction du syncytium, nos résultats appuient un modèle dans lequel la stabilisation du MBR et la cytocinèse incomplète pourraient être une option conservée dans l’évolution pour la formation du syncytium. En outre, notre travail démontre que les régulateurs de la contractilité peuvent jouer un rôle dans la maturation et l’élasticité de l'anneau de CG au cours du développement de la lignée germinale, fournissant un ajout précieux pour une plus ample compréhension de la syncytiogenèse et de sa fonction.

Involvements of the Plant 3'-5' Exonuclease ERL1 in Chloroplast Ribosomal RNA Biogenesis and RNA Silencing Pathways

ERI-1 und ihm homologe Proteine sind 3‘-5‘ Exoribonukleasen mit konservierten Funktionen in der Regulation von RNA Silencing sowie der Prozessierung ribosomaler RNA. Caenorhabditis elegans ERI-1 (Enhanced RNAi 1) enthält eine konservierte ERI-1_3’hExo_like EXOIII-Domäne, die siRNAs in vitro bindet und degradiert, und deren Inaktivierung eine RNAi-Hypersensitivität zur Folge hat. ERI-1 ist phylogenetisch konserviert, und homologe Proteine wurden Reiche-übergreifend in einer Vielzahl von Modellorganismen identifiziert. RNA-Silencing-reprimierende Eigenschaften dieser Proteine wurden in einigen Fällen charakterisiert. Zusätzlich wurde für eine Untergruppe ERI-1-homologer Proteine eine Funktion in der Biogenese der 5.8S ribosomalen RNA aufgezeigt: Katalyse des letzten Prozessierungsschritts während der Reifung des 5.8S rRNA 3‘-Endes. Diese Doppelfunktion ERI-1-homologer Proteine schlägt eine interessante Brücke zwischen evolutionär weit entfernten auf nicht-codierender RNA basierenden Mechanismen. In dieser Arbeit werden Ergebnisse präsentiert, die Charakteristika des pflanzlichen ERI-1-Homologs ERL1 in verschiedenen regulatorischen Zusammenhängen zum Gegenstand haben. ERL1 lokalisiert in Chloroplasten und zeigt keinerlei messbare Aktivität in Bezug auf die Regulierung von RNA Silencing. Im Gegensatz dazu konnte gezeigt werden, dass ERL1 eine wichtige Rolle während der Reifung der chloroplastischen 5S rRNA spielt. ERL1-supprimierende bzw. -überexprimierende transgene Pflanzen, zeigen unterschiedliche phänotypische Aberrationen. Diese beinhalten vielfarbige Blätter, reduziertes Wachstum und Fruchtbarkeit, sowie den Verlust Photosynthese-kompetenter Chloroplasten in gebleichten Sektoren. Diese Defekte werden dadurch verursacht, dass die Plastid-Entwicklung in einem frühen Stadium blockiert wird. Dies führt zu defekten Plastiden, die keine kanonischen internen Strukturen, einschließlich Grana, bilden können. Die gestörte Plastid-Entwicklung ist ein Resultat fehlerhafter Prozessierung ribosomaler RNAs und dem daraus folgenden Verlust plastidärer Transkription und Translation. Wenn ERL1 runterreguliert oder überexprimiert ist, akkumulieren 3‘-elongierte 5S rRNA-Moleküle, was Störungen in der Produktion der Ribosomen hervorruft. Die Reifung der 5S rRNA ist leit langem als Prozess bekannt, der viele aufeinander folgende endonukleolytische Spaltungen sowie exonukleolytische Rezessionen beinhaltet. Bis dato war die Gesamtheit der Exonukleasen während dieser Reifung jedoch nur lückenhaft bekannt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass ERL1 eine wichtige Rolle in der Plastid-Entwicklung spielt, indem ERL1 den finalen Reifungsschritt des 5S rRNA 3‘-Endes katalysiert.

Structure and biogenesis of the capsular F1 antigen from Yersinia pestis: Preserved folding energy drives fiber formation

Most gram-negative pathogens express fibrous adhesive virulence organelles that mediate targeting to the sites of infection. The F1 capsular antigen from the plague pathogen Yersinia pestis consists of linear fibers of a single subunit (Caf1) and serves as a prototype for nonpilus organelles assembled via the chaperone/usher pathway. Genetic data together with high-resolution X-ray structures corresponding to snapshots of the assembly process reveal the structural basis of fiber formation. Comparison of chaperone bound Caf1 subunit with the subunit in the fiber reveals a novel type of conformational change involving the entire hydrophobic core of the protein. The observed conformational change suggests that the chaperone traps a high-energy folding intermediate of Caf1. A model is proposed in which release of the subunit allows folding to be completed, driving fiber formation.

Evidence of a Ca(2+)-(center dot)NO-cGMP signaling pathway controlling zoospore biogenesis in the aquatic fungus Blastocladiella emersonii

The sporulation stage of the aquatic fungus Blastocladiella emersonii culminates with the formation and release to the medium of a number of zoospores, which are motile cells responsible for the dispersal of the fungus. The presence in the sporulation solution of 1H-[1,2,4]Oxadiazolo[4,3-a]quinoxalin-1-one (ODQ), a potent and selective inhibitor of nitric oxide-sensitive guanylyl cyclases, completely prevented biogenesis of the zoospores. In addition, this compound was able to significantly reduce cGMP levels, which increase drastically during late sporulation, suggesting the existence of a nitric oxide-dependent mechanism for cGMP synthesis. Furthermore, increased levels of nitric oxide-derived products were detected during sporulation by fluorescence assays using DAF-2 DA, whose signal was drastically reduced in the presence of the nitric oxide synthase inhibitor N omega-Nitro-L-arginine methyl ester (L-NAME). These results were confirmed by quantitative chemiluminescent determination of the intracellular levels of nitric oxide-derived products. A putative nitric oxide synthase (NOS) activity was detected throughout sporulation, and this enzyme activity decreased significantly when L-NAME and 1-[2-(Trifluoromethyl)phenyl]imidazole (TRIM) were added to the assays. NOS assays carried out in the presence of EGTA showed decreased enzyme activity, suggesting the involvement of calcium ions in enzyme activation. Additionally, expressed sequence tags (ESTs) encoding putative guanylyl cyclases and a cGMP-phosphodiesterase were found in B. emersonii EST database (http://blasto.iq.usp.br), and the mRNA levels of the corresponding genes were observed to increase during sporulation. Altogether, data presented here revealed the presence and expression of guanylyl cyclase and cGMP phosphodiesterase genes in B. emersonii and provided evidence of a Ca(2+)-(center dot)NO-cGMP signaling pathway playing a role in zoospore biogenesis. (C) 2009 Elsevier Inc. All rights reserved.

Role of sigma(54) in the regulation of genes involved in type I and type IV pili biogenesis in Xylella fastidiosa

The phytopathogen Xylella fastidiosa produces long type IV pili and short type I pili involved in motility and adhesion. In this work, we have investigated the role of sigma factor sigma(54) (RpoN) in the regulation of fimbrial biogenesis in X. fastidiosa. An rpoN null mutant was constructed from the non-pathogenic citrus strain J1a12, and microarray analyses of global gene expression comparing the wild type and rpoN mutant strains showed few genes exhibiting differential expression. In particular, gene pilA1 (XF2542), which encodes the structural pilin protein of type IV pili, showed decreased expression in the rpoN mutant, whereas two-fold higher expression of an operon encoding proteins of type I pili was detected, as confirmed by quantitative RT-PCR (qRT-PCR) analysis. The transcriptional start site of pilA1 was determined by primer extension, downstream of a sigma(54)-dependent promoter. Microarray and qRT-PCR data demonstrated that expression of only one of the five pilA paralogues, pilA1, was significantly reduced in the rpoN mutant. The rpoN mutant made more biofilm than the wild type strain and presented a cell-cell aggregative phenotype. These results indicate that sigma(54) differentially regulates genes involved in type IV and type I fimbrial biogenesis, and is involved in biofilm formation in X. fastidiosa.