Surface phenomena and hydrodynamic effects on the deposition of Pseudomonas fluorescens

Biofilm adhesion to metals (copper, aluminium and brass) was studied at two different velocities and pH values of 7 and 9. Both bacteria and metals showed negative surface charges at those values of pH, which tends to slow down adhesion. Film densities increased with the fluid velocity and were also affected by the pH and by the growth rate of the bacteria. Long duration tests based on heat transfer measurements were run at five different fluid velocities and at pH = 7, showing in general an asymptotic behaviour and a control of deposition by adhesion and growth phenomena.

Characterization of microbial populations in a wastewater treatment plant focusing on Staphylococcus aureus and Pseudomonas aeruginosa

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Consecuencias del metabolismo de colina en Pseudomonas aeruginosa : Respuestas adaptativas en microorganismos

Objetivos Generales: Mediante el abordaje experimental desde el punto de vista fisiológico, bioquímico y molecular se pretende conocer la respuesta adaptativa de P. aeruginosa frente a diferentes estímulos ambientales tales como osmolaridad, pH y distintos tipos de ayuno nutricional. Objetivos Específicos: Aspectos Bioquímicos a) Se continuarán los estudios de las propiedades cinéticas y fisicoquímicas de la fosforilcolina fosfatasa de P. aeruginosa. b) Se caracterizarán los sistemas de transporte en P. aeruginosa para: compuestos de amonio cuaternario (colina, betaína, carnitina, N-trimetillisina); aminoácidos básicos (lisina, arginina) y ácidos (glutámico); poliaminas y Pi. Se tratará de establecer la presencia o ausencia de proteínas unidoras periplásmicas para estos compuestos. c) Se tratará de establecer la relación entre el metabolismo de colina y otros compuestos de amonio cuaternario con el metabolismo del ácido glutámico y trealosa en P. aeruginosa crecidas en medios iso e hiperosmolares obtenidos con soluciones salinas y solutos no ionizables. d) Se tratará de establecer en P. aeruginosa el recambio o destino metabólico del Pi y colina que se produce cuando la bacteria se enfrenta a diferentes situaciones nutricionales y otros tipos de estímulos tales como pHs extremos y distinta osmolaridad, tanto a nivel de proteínas periplásmicas, citosólicas, de membranas interna y citosólica, fosfolípidos, glucofosfolípidos, glucolípidos y lipopolisacáridos (LPS) y compuestos fosforilados de bajo peso molecular, ej. acetilfosfato, alarmonas, etc. Aspectos Genéticos y Moleculares a) Se obtendrán mutantes de P. aeruginosa con fenotipos característicos relacionados con los puntos anteriores. (...) b) Se construirá la librería genómica de P. aeruginosa en cósmido, plásmido y cDNA. Posteriormente se pretende la identificación, clonado y secuenciación de los genes relacionados con: 1) La síntesis de la fosfatasa ácida, colinesterasa y PLC. 2) El transporte de compuestos de amonio cuaternario, teniendo en cuanta que, al menos para colina, existen dos componententes, uno de alta y otro de baja afinidad. 3) La síntesis de las enzimas responsables de la oxidación de colina hasta betaína, vía la formación de aldehído de betaína. (...) 4) La síntesis de las enzimas responsables de la degradación de betaína hasta glicina. (...) 5) La síntesis de las enzimas responsables del metabolismo de carnitina en condiciones de alta y baja osmolaridad. (...) 6) La adaptabilidad de la bacteria al pH en condiciones de baja osmolaridad. (...)

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

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

Respuesta adaptativa y degradación de compuestos de amonio cuaternarios sintéticos por Pseudomonas putida. Adaptative answer and degradation of quaternary ammonium compounds by Pseudomonas putida.

El objetivo de este trabajo es caracterizar la respuesta de P. putida frente a condiciones ambientales adversas dadas por la presencia del detergente catiónico tetradeciltrimetilamonio (TDTMA). El objetivo final que se persigue es el de utilizar este microorganismo como vehículo en procesos de biorremediación. El proyecto comprende aspectos relacionados con la degradación y con la respuesta adaptativa que le permiten a P. putida tolerar altas concentraciones del biocida. La degradación de TDTMA por P. putida involucra una actividad monooxigenasa, que produce trimetilamina (TMA) y tetradecilalcanal. Parte de la TMA producida es demetilada, por una TMAdehidrogenasa (TMADH), e utilizada por la bacteria como fuente de nitrógeno y parte es acumulada intracelularmente, inhibiendo el crecimiento bacteriano. Considerando la importancia de las oxigenasas y dehidrogenasas en la transformación química de compuestos recalcitrantes, se identificarán los genes responsables de la actividad monooxigenasa y de la TMADH, se caracterizarán las enzimas, lo que permitirá conocer, además, datos evolutivos de las mismas. Teniendo en cuenta que la acumulación intracelular TMA conduce a la degradación parcial del detergente, efecto contrarrestado por la adición de aluminio (Al), se investigarán si otros factores nutricionales participan en el control de la degradación de TDMA por P. putida. Se investigará si el regulador global NtrC, que se activa en respuesta a limitación de nitrógeno, participa en el metabolismo de TDTMA. Se prevé construir mutantes en los genes que codifican para monoxigenasa y TMADH y analizar la respuesta de estas cepas frente al estrés ocasionado por TDTMA y Al. En este proyecto se postula además que los cambios a nivel de fosfolípidos (PL) de membrana son una estrategia de P. putida para sobrevivir en presencia del TDTMA. Para concluir si fosfatidilglicerol es el principal responsable de la adaptación de P. putida frente al estrés ocasionado por TDTMA, se pretenden obtener mutantes afectadas en la biosíntesis de novo de PL, particularmente en cardiolipina sintasa. Paralelamente se estudiará si fosfolipasa D participa en la respuesta, lo que permitirá asignar un rol a esta enzima en procesos de señalización análogos a los que ocurren en organismos eucariotas. En presencia de TDTMA y Al, P. putida responde aumentando el contenido de fosfatidilcolina y posiblemente este PL actúe como un reservorio temporario del ión. Identificar en P. putida los genes que codifican para las enzimas responsables de su biosíntesis, particularmente fosfatidilcolina sintasa y/o fosfolípido N-metiltranferasa, conducirá a conocer el mecanismo por el cual fosfatidilcolina estaría involucrada en la respuesta a Al.

Producción de compuestos antimicrobianos por Pseudomonas nativas de la region de Córdoba. Production of antimicrobial compounds by native Pseudomonas from region of Cordoba.

La agricultura moderna se basa en el empleo de fertilizantes y pesticidas químicos para aumentar la productividad y para el control de enfermedades de los cultivos; sin embargo, existe una tendencia a disminuir su uso en la agricultura debido a los efectos negativos sobre la salud humana y el medio ambiente. Una estrategia alternativa al uso de agroquímicos es el empleo de microorganismos capaces de promover el crecimiento vegetal y/o actuar como agentes de biocontrol. A la hora de formular un inoculante se debe tener en cuenta que la cepa sea competitiva. A pesar de que se conoce poco sobre el rol de las bacteriocinas en el medio ambiente; se ha observado que bacterias productoras de bacteriocinas son más competitivas. Además estos metabolitos pueden ser utilizados también para el control biológico de bacterias patógenas. En el laboratorio se cuenta con cepas de Pseudomonas aislados de la rizósfera de cereales de la provincia de Córdoba. Pseudomonas sp. SF4c (cepa nativa de trigo), secreta una bacteriocina de alto peso molecular, aun no caracterizada. HIPOTESIS: El empleo de formulaciones en base a cepas nativas competitivas, altamente eficientes para la promoción del crecimiento vegetal y el control biológico permitirá disminuir el uso de agroquímicos incrementando la producción y/o calidad de los cultivos. Objetivos específicos: 1. Evaluar la capacidad de Pseudomonas nativas de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógeno. 2. Analizar la producción de bacteriocinas en Pseudomonas spp. 3. Purificar parcialmente la bacteriocina secretada por Pseudomonas sp. SF4c. Para llevar a cabo este proyecto, - Se probará la capacidad de Pseudomonas de inhibir el crecimiento de hongos fitopatógenos en medio agar dextrosa papa. En las cepas biocontroladoras, se buscarán los genes implicados en la síntesis de metabolitos secundarios, mediante PCR usando primer específicos. - Se analizará la producción de bacteriocinas en Pseudomonas nativas. En las cepas bacteriocinogénicas se realizarán estudios adicionales para conocer la estabilidad de estos compuestos (sensibilidad a enzimas proteolíticas, calor, UV). -Se purificará la bacteriocina secretada por Pseudomonas sp. SF4C, mediante cromatografía de exclusión molecular, las fracciones recogidas serán analizados en geles de poliacrilamida. La identificación de la proteína será realizada por espectrometría de masa MALDI-TOF. Se espera encontrar dentro de la colección, cepas capaces de controlar el desarrollo de hongos fitopatógenos, dilucidar los mecanismos mediante el cual ejerce su efecto de biocontrol y avanzar en el conocimiento de nuevas bacteriocinas. A nivel industrial, existe en el futuro la posibilidad de que estas bacterias puedan ser utilizadas en la formulación de inoculantes para ser usados en la fertilización de cultivos de cereales que son de gran importancia económica para la región, y/o como agentes de control biológico.

Algumas exigências metabólicas de Pseudomonas denitrificans

Para estudos da bioquímica da desnitrificação os desnitrificadores são cultivados em meio parcialmente sintético, com extrato de levedura ou de carne ou ainda peptona. Procurou-se então um meio de cultura completamente sintético no qual P. denitrificans pudesse desenvolver-se e fazer desnitrificação. Para tanto, células de um "strain" dessa bactéria foram crescidas durantes, 24 e 48 horas em tubos de ensaio contendo 10 ml de meio de cultura consistindo de succinato de sódio, nitrato de potássio, extrato de levedura o tampão de fosfato 1M, valôr pH 6,8. Dêsse meio (controle) 0,1 ml foi inoculado em 10 ml do meio de cultura em estudo, mantido então em condições parcialmente anaeróbicas. Após 24 horas uma alíquota foi retirada e suspensa em água destilada e a turbidês lida em espectrofotômetro Beckman, a 420 my. Os dados obtidos após longa série de ensaios permitiram concluir que a fim de se obter em 48 horas um crescimento da mesma ordem que o obtido com o meio controle, o meio de cultura sintético deve conter micronutrientes (Zn, Fe, Mn, Cu, Co, B e Mo, em EDTA), sulfato de sódio, sulfato de magnésio e ácido glutâmico, além de KNO3, succinato e tampão de fosfato.

Isolamento e caracterização de Pseudomonas maltophilia (Hugh & Ryschenkow, 1960) de material clínico humano, na cidade do Rio de Janeiro

Os autores estudaram as propriedades morfo-bioquímicas e a sensibilidade às substâncias antimicrobianas, de uma nova e rara espécie de Pseudomonas, a Pseudomonas maltophilia (Hugh & Ryschenkow, 1960), isolada de secração vaginal. Como características marcantes, dentre mais de 65 testadas, as amostras estudadas mostraram ser: oxidase negativa e lisina descarboxilase positiva; produziram desoxiribonuclease e um pigmento escuro que se difunde no meio; atacaram oxidativamente a maltose tanto em meio complexo nitrogenado como em meio de Hugh & Leifson e hidrolisaram a esculina. As amostras foram sensíveis ao cloranfenicol, gentamicina, kanamicina, colistin e gabromicina.

Pharmacokinetics and safety of panobacumab: specific adjunctive immunotherapy in critical patients with nosocomial Pseudomonas aeruginosa O11 pneumonia.

Objectives Nosocomial Pseudomonas aeruginosa pneumonia remains a major concern in critically ill patients. We explored the potential impact of microorganism-targeted adjunctive immunotherapy in such patients. Patients and methods This multicentre, open pilot Phase 2a clinical trial (NCT00851435) prospectively evaluated the safety, pharmacokinetics and potential efficacy of three doses of 1.2 mg/kg panobacumab, a fully human monoclonal anti-lipopolysaccharide IgM, given every 72 h in 18 patients developing nosocomial P. aeruginosa (serotype O11) pneumonia. Results Seventeen out of 18 patients were included in the pharmacokinetic analysis. In 13 patients receiving three doses, the maximal concentration after the third infusion was 33.9 ± 8.0 μg/mL, total area under the serum concentration-time curve was 5397 ± 1993 μg h/mL and elimination half-life was 102.3 ± 47.8 h. Panobacumab was well tolerated, induced no immunogenicity and was detected in respiratory samples. In contrast to Acute Physiology and Chronic Health Evaluation II (APACHE II) prediction, all 13 patients receiving three doses survived, with a mean clinical resolution in 9.0 ± 2.7 days. Two patients suffered a recurrence at days 17 and 20. Conclusions These data suggest that panobacumab is safe, with a pharmacokinetic profile similar to that in healthy volunteers. It was associated with high clinical cure and survival rates in patients developing nosocomial P. aeruginosa O11 pneumonia. We concluded that these promising results warrant further trials.

No evidence for immune priming in ants exposed to a fungal pathogen.

There is accumulating evidence that invertebrates can acquire long-term protection against pathogens through immune priming. However, the range of pathogens eliciting immune priming and the specificity of the response remain unclear. Here, we tested if the exposure to a natural fungal pathogen elicited immune priming in ants. We found no evidence for immune priming in Formica selysi workers exposed to Beauveria bassiana. The initial exposure of ants to the fungus did not alter their resistance in a subsequent challenge with the same fungus. There was no sign of priming when using homologous and heterologous combinations of fungal strains for exposure and subsequent challenges at two time intervals. Hence, within the range of conditions tested, the immune response of this social insect to the fungal pathogen appears to lack memory and strain-specificity. These results show that immune priming is not ubiquitous across pathogens, hosts and conditions, possibly because of immune evasion by the pathogen or efficient social defences by the host.

Catabolite repression in Pseudomonas aeruginosa PAO1 regulates the uptake of C4 -dicarboxylates depending on succinate concentration.

In Pseudomonas aeruginosa carbon catabolite repression (CCR) is exerted by the CbrA/B-CrcZ-Crc global regulatory system. Crc is a translational repressor that, in the presence of preferred carbon sources, such as C4 -dicarboxylates, impairs the utilization of less preferred substrates. When non-preferred substrates are present, the CrcZ sRNA levels increase leading to Crc capture, thereby allowing growth of the bacterium at the expense of the non-preferred substrates. The C4 -dicarboxylate transport (Dct) system in P. aeruginosa is composed of two main transporters: DctA, more efficient at mM succinate concentrations, and DctPQM, more important at μM. In this study, we demonstrate that the Dct transporters are differentially regulated by Crc, depending on the concentration of succinate. At high concentrations, Crc positively regulates the expression of the dctA transporter gene and negatively regulates dctPQM post-transcriptionally. The activation of dctA is explained by a Crc-mediated repression of dctR, encoding a transcriptional repressor of dctA. At low succinate concentrations, Crc regulation is impaired. In this condition, CrcZ levels are higher and therefore more Crc proteins are sequestered, decreasing the amount of Crc available to perform CCR on dctR and dctPQM. As a result, expression of dctA is reduced and that of dctPQM is increased.

The clinical and biological impact of new pathogen inactivation technologies on platelet concentrates.

Since 1990, several techniques have been developed to photochemically inactivate pathogens in platelet concentrates, potentially leading to safer transfusion therapy. The three most common methods are amotosalen/UVA (INTERCEPT Blood System), riboflavin/UVA-UVB (MIRASOL PRT), and UVC (Theraflex-UV). We review the biology of pathogen inactivation methods, present their efficacy in reducing pathogens, discuss their impact on the functional aspects of treated platelets, and review clinical studies showing the clinical efficiency of the pathogen inactivation methods and their possible toxicity.

Predator-prey chemical warfare determines the expression of biocontrol genes by rhizosphere-associated Pseudomonas fluorescens.

Soil bacteria are heavily consumed by protozoan predators, and many bacteria have evolved defense strategies such as the production of toxic exometabolites. However, the production of toxins is energetically costly and therefore is likely to be adjusted according to the predation risk to balance the costs and benefits of predator defense. We investigated the response of the biocontrol bacterium Pseudomonas fluorescens CHA0 to a common predator, the free-living amoeba Acanthamoeba castellanii. We monitored the effect of the exposure to predator cues or direct contact with the predators on the expression of the phlA, prnA, hcnA, and pltA genes, which are involved in the synthesis of the toxins, 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG), pyrrolnitrin, hydrogen cyanide, and pyoluteorin, respectively. Predator chemical cues led to 2.2-, 2.0-, and 1.2-fold increases in prnA, phlA, and hcnA expression, respectively, and to a 25% increase in bacterial toxicity. The upregulation of the tested genes was related to the antiprotozoan toxicity of the corresponding toxins. Pyrrolnitrin and DAPG had the highest toxicity, suggesting that bacteria secrete a predator-specific toxin cocktail. The response of the bacteria was elicited by supernatants of amoeba cultures, indicating that water-soluble chemical compounds were responsible for induction of the bacterial defense response. In contrast, direct contact of bacteria with living amoebae reduced the expression of the four bacterial toxin genes by up to 50%, suggesting that protozoa can repress bacterial toxicity. The results indicate that predator-prey interactions are a determinant of toxin production by rhizosphere P. fluorescens and may have an impact on its biocontrol potential.

Oral insecticidal activity of root colonizing Pseudomonas fluorescens CHA0: a biocontrol agent with potential to control plant pests and diseases

The application of microbial biocontrol agents for the control of fungal plant diseases and plant insect pests is a promising approach in the development of environmentally benign pest management strategies. The ideal biocontrol organism would be a bacterium or a fungus with activity against both, insect pests and fungal pathogens. Here we demonstrate the oral insecticidal activity of the root colonizing Pseudomonas fluorescens CHA0, which is so far known for its capacity to efficiently suppress fungal plant pathogens. Feeding assays with CHA0-sprayed leaves showed that this strain displays oral insecticidal activity and is able to efficiently kill larvae of three important insect pests. We further show data indicating that the Fit insect toxin produced by CHA0 and also metabolites controlled by the global regulator GacA contribute to oral insect toxicity.

A randomized controlled clinical trial evaluating the performance and safety of platelets treated with MIRASOL pathogen reduction technology.

BACKGROUND: Pathogen reduction of platelets (PRT-PLTs) using riboflavin and ultraviolet light treatment has undergone Phase 1 and 2 studies examining efficacy and safety. This randomized controlled clinical trial (RCT) assessed the efficacy and safety of PRT-PLTs using the 1-hour corrected count increment (CCI(1hour) ) as the primary outcome. STUDY DESIGN AND METHODS: A noninferiority RCT was performed where patients with chemotherapy-induced thrombocytopenia (six centers) were randomly allocated to receive PRT-PLTs (Mirasol PRT, CaridianBCT Biotechnologies) or reference platelet (PLT) products. The treatment period was 28 days followed by a 28-day follow-up (safety) period. The primary outcome was the CCI(1hour) determined using up to the first eight on-protocol PLT transfusions given during the treatment period. RESULTS: A total of 118 patients were randomly assigned (60 to PRT-PLTs; 58 to reference). Four patients per group did not require PLT transfusions leaving 110 patients in the analysis (56 PRT-PLTs; 54 reference). A total of 541 on-protocol PLT transfusions were given (303 PRT-PLTs; 238 reference). The least square mean CCI was 11,725 (standard error [SE], 1.140) for PRT-PLTs and 16,939 (SE, 1.149) for the reference group (difference, -5214; 95% confidence interval, -7542 to -2887; p<0.0001 for a test of the null hypothesis of no difference between the two groups). CONCLUSION: The study failed to show noninferiority of PRT-PLTs based on predefined CCI criteria. PLT and red blood cell utilization in the two groups was not significantly different suggesting that the slightly lower CCIs (PRT-PLTs) did not increase blood product utilization. Safety data showed similar findings in the two groups. Further studies are required to determine if the lower CCI observed with PRT-PLTs translates into an increased risk of bleeding.