Comparative proteomics of uropathogenic Escherichia coli during growth in human urine identify UCA-like (UCL) fimbriae as an adherence factor involved in biofilm formation and binding to uroepithelial cells

Uropathogenic Escherichia coli (UPEC) are the primary cause of urinary tract infection (UTI) in humans. For the successful colonisation of the human urinary tract, UPEC employ a diverse collection of secreted or surface-exposed virulence factors including toxins, iron acquisition systems and adhesins. In this study, a comparative proteomic approach was utilised to define the UPEC pan and core surface proteome following growth in pooled human urine. Identified proteins were investigated for subcellular origin, prevalence and homology to characterised virulence factors. Fourteen core surface proteins were identified, as well as eleven iron uptake receptor proteins and four distinct fimbrial types, including type 1, P, F1C/S and a previously uncharacterised fimbrial type, designated UCA-like (UCL) fimbriae in this study. These pathogenicity island (PAI)-associated fimbriae are related to UCA fimbriae of Proteus mirabilis, associated with UPEC and exclusively found in members of the E. coli B2 and D phylogroup. We further demonstrated that UCL fimbriae promote significant biofilm formation on abiotic surfaces and mediate specific attachment to exfoliated human uroepithelial cells. Combined, this study has defined the surface proteomic profiles and core surface proteome of UPEC during growth in human urine and identified a new type of fimbriae that may contribute to UTI.

Stress and developmental responses in Arabidopsis thaliana: regulation through the transcription factor-interacting protein RCD1

Plants constantly face adverse environmental conditions, such as drought or extreme temperatures that threaten their survival. They demonstrate astonishing metabolic flexibility in overcoming these challenges and one of the key responses to stresses is changes in gene expression leading to alterations in cellular functions. This is brought about by an intricate network of transcription factors and associated regulatory proteins. Protein-protein interactions and post-translational modifications are important steps in this control system along with carefully regulated degradation of signaling proteins. This work concentrates on the RADICAL-INDUCED CELL DEATH1 (RCD1) protein which is an important regulator of abiotic stress-related and developmental responses in Arabidopsis thaliana. Plants lacking this protein function display pleiotropic phenotypes including sensitivity to apoplastic reactive oxygen species (ROS) and salt, ultraviolet B (UV-B) and paraquat tolerance, early flowering and senescence. Additionally, the mutant plants overproduce nitric oxide, have alterations in their responses to several plant hormones and perturbations in gene expression profiles. The RCD1 gene is transcriptionally unresponsive to environmental signals and the regulation of the protein function is likely to happen post-translationally. RCD1 belongs to a small protein family and, together with its closest homolog SRO1, contains three distinguishable domains: In the N-terminus, there is a WWE domain followed by a poly(ADP-ribose) polymerase-like domain which, despite sequence conservation, does not seem to be functional. The C-terminus of RCD1 contains a novel domain called RST. It is present in RCD1-like proteins throughout the plant kingdom and is able to mediate physical interactions with multiple transcription factors. In conclusion, RCD1 is a key point of signal integration that links ROS-mediated cues to transcriptional regulation by yet unidentified means, which are likely to include post-translational mechanisms. The identification of RCD1-interacting transcription factors, most of whose functions are still unknown, opens new avenues for studies on plant stress as well as developmental responses.

The role of biotic and abiotic factors in evolution of ant dispersal in the milkwort family (Polygalaceae)

A phylogenetic approach was taken to investigate the evolutionary history of seed appendages in the plant family Polygalaceae (Fabales) and determine which factors might be associated with evolution of elaiosomes through comparisons to abiotic (climate) and biotic (ant species number and abundance) timelines. Molecular datasets from three plastid regions representing 160 species were used to reconstruct a phylogenetic tree of the order Fabales, focusing on Polygalaceae. Bayesian dating methods were used to estimate the age of the appearance of ant-dispersed elaiosomes in Polygalaceae, shown by likelihood optimizations to have a single origin in the family. Topology-based tests indicated a diversification rate shift associated with appearance of caruncular elaiosomes. We show that evolution of the caruncular elaiosome type currently associated with ant dispersal occurred 54.0-50.5 million year ago. This is long after an estimated increase in ant lineages in the Late Cretaceous based on molecular studies, but broadly concomitant with increasing global temperatures culminating in the Late Paleocene-Early Eocene thermal maxima. These results suggest that although most major ant clades were present when elaiosomes appeared, the environmental significance of elaiosomes may have been an important factor in success of elaiosome-bearing lineages. Ecological abundance of ants is perhaps more important than lineage numbers in determining significance of ant dispersal. Thus, our observation that elaiosomes predate increased ecological abundance of ants inferred from amber deposits could be indicative of an initial abiotic environmental function.

Effects of salinity on ZOANTHUS SOCIATUS (Cnidaria: Anthozoa): Is low salinity a limiting factor?

Abiotic factors, such as variations on salinity, exert influence on the animal distribution in the intertidal zone, including zoanthids. This study evaluated the osmotic, morphological and ethological effects of salinity variations on tropical zoanthid Zoanthus sociatus. In order to analyze the hypothesis of osmotic conformation, the zoanthid was submitted to salinity stress. To estimate the osmotic capabilities of the species studied, specimens collected in beach rocks were taken alive to the laboratory and maintained in water collected from the site. The osmoregulatory ability of Z. sociatus was determined by measuring the hemolymph osmolality under various salinity conditions and comparing it to the medium osmolality. Zoanthid Z. sociatus is able to present osmotic conformation in hemolymph salinity in a wide range of external salinity values. The bleaching frequency was high in low salinities and the mortality rate was high after two days of experiment. This experiment shows for the first time the importance of osmotic conformation in a tropical zoanthid and discusses the role of low salinity as a limiting factor for survival and distribution of these important animals in tropical coastal reefs.

Abiotic and prebiotic phosphorus chemistry

The chief obstacle to understand the metabolic origin of life or RNA-based life is to identify a plausible mechanism for overcoming the clutter wrought by abiotic chemistry. Probably trough simple abiotic and then prebiotic reactions we could arrive to simple pre-RNA molecules. Here we report a possible preibiotic synthesis for heterocyclic compounds, and a self-assembling process of adenosine phosphates a constituent of RNA. In these processes we use a simple and prebiotic phosphorus cyclic compounds, as P4O10 and its derivatives. The processes are driven by the formation of hypercoordinated species that activate the processes by a factor of 106-8.

Leaf level VOC emissions of single plants from Amazonian and Mediterranean ecosystems: Ontogeny and flooding as stress factor for VOC emissions

Die Vegetation ist die wichtigste Quelle von organischen flüchtigen Verbindungen (auf Englisch volatile organic compounds,VOCs), die einen bemerkenswerten Einfluss auf der Chemie und Physik der Atmosphäre haben. VOCs beeinflussen die oxidative Kapazität der Atmosphäre und tragen zu der Bildung und zum Wachstum von sekundären organischen Aerosolen bei, welche einerseits eine Streuung und Reflektierung der Energie verursachen und andererseits sich an der Bildung und Entwicklung von Wolken beteiligen. Ziel dieser Arbeit war die Beschreibung und der Vergleich von VOC Emissionen aus Pflanzen aus zwei verschiedenen Ökosystemen: Mediterranes Ökosystem und Tropisches Ökosystem. Für diese Aufgabe wurden gewöhnliche Pflanzen von beiden Ökosystemen untersucht. Siebzehn Pflanzenspezies aus der Mittelmeergebiet, welches bekannt ist für seine Vielfalt an VOC emittierenden Pflanzen, wurden in die Untersuchungen einbezogen. Im Gegensatz zum mediterranen Ökosystem sind nur wenig Information verfügbar über VOC Emissionen aus Blättern tropischer Baumspezies. Vor diesem Hintergrund wurden sechsundzwanzig Baumspezies aus verschiedenen Ökotypen des Amazonasbeckens (Terra firme, Várzea und Igapó) wurden auf VOC Emissionen auf Blattebene mit einem Küvetten-System untersucht. Analysen von flüchtigen organischen Verbindungen wurden online mit PTR-MS und offline mittels Sammlung auf entsprechenden Adsorbern (Kartuschen) und nachfolgender GC-FID Analyse untersucht. Die höchsten Emissionen wurden für Isoprene beobachtete, gefolgt durch Monoterpene, Methanol und Aceton. Die meisten Mittelmeer Spezies emittierten eine hohe Vielfalt an Monoterpenspezies, hingegen zeigten nur fünf tropische Pflanzenspezies eine Monoterpene mit einen sehr konservativen Emissionsprofil (α-Pinen>Limonen>Sabinen >ß-Pinen). Mittelmeerpflanzen zeigten zusätzlich Emissionen von Sesquiterpenen, während bei der Pflanzen des Amazonas Beckens keine Sesquiterpenemissionen gefunden wurden. Dieser letzte Befund könnte aber auch durch eine niedrigere Sensitivität des Messsystems während der Arbeiten im Amazonasgebiet erklärt werden. Zusätzlich zu den Isoprenoidemissionen waren Methanolemissionen als Indikator für Wachtumsvorgänge sehr verbreitet in den meisten Pflanzenspezies aus tropischen und mediterranen Gebieten. Einige Pflanzenspezies beider Ökosystemen zeigten Acetonemissionen. rnrnVOC Emissionen werde durch eine große Vielfalt an biotischen und abiotischen Faktoren wie Lichtintensität, Temperatur, CO2 und Trockenheit beeinflusst. Ein anderer, öfter übersehener Faktor, der aber sehr wichtig ist für das Amazonas Becken, ist die regelmäßige Überflutung. In dieser Untersuchung wir fanden heraus, dass am Anfang einer Wurzelanoxie, die durch die Überflutung verursacht wurde, Ethanol und Acetaldehyd emittiert werden können, vor allem in Pflanzenspezies, die schlechter an eine unzureichende Sauerstoffversorgung bei Flutung adaptiert sind, wie z.B. Vatairea guianensis. Die Spezies Hevea spruceana, welche besser an Überflutung adaptiert ist, könnte möglicherweise der gebildete Ethanol sofort remetabolisieren ohne es zu emittieren. Nach einer langen Periode einer Überflutung konnte allerdings keine Emission mehr beobachtet werden, was auf eine vollständige Adaptation mit zunehmender Dauer schließen lässt. Als Reaktion auf den ausgelösten Stress können Isoprenoidemissionen ebenfalls kurzfristig nach einigen Tage an Überflutung zunehmen, fallen dann aber dann nach einer langen Periode zusammen mit der Photosynthese, Transpiration und stomatäre Leitfähigkeit deutlich ab.rnrnPflanzen Ontogenese ist anscheinend von Bedeutung für die Qualität und Quantität von VOC Emissionen. Aus diesem Grund wurden junge und erwachsene Blätter einiger gut charakterisierten Pflanzen Spezies aus dem Mittelmeerraum auf VOC Emissionen untersucht. Standard Emissionsfaktoren von Isopren waren niedriger in jungen Blättern als in erwachsene Blätter. Hingegen wurden höhere Monoterpen- und Sesquiterpenemissionen in jungen Blätter einiger Pflanzenspezies gefunden. Dieser Befund deutet auf eine potentielle Rolle dieser VOCs als Abwehrkomponenten gegen Pflanzenfresser oder Pathogene bei jungen Blätter hin. In einigen Fällen variierte auch die Zusammensetzung der Monoterpen- und Sesquiterpenspezies bei jungen und erwachsenen Blättern. Methanolemissionen waren, wie erwartet, höher in jungen Blättern als in ausgewachsenen Blättern, was mit der Demethylierung von Pectin bei der Zellwandreifung erklärt werden kann. Diese Befunde zu Änderungen der Emissionskapazität der Vegetation können für zukünftige Modellierungen herangezogen werden. rn