Genetic variability and identification of the intermediate snail hosts of Schistosoma mansoni

Studies based on shell or reproductive organ morphology and genetic considerations suggest extensive intraspecific variation in Biomphalaria snails. The high variability at the morphological and genetic levels, as well as the small size of some specimens and similarities between species complicate the correct identification of these snails. Here we review our work using methods based on polymerase chain reaction (PCR) amplification for analysis of genetic variation and identification of Biomphalaria snails from Brazil, Argentina, Uruguay and Paraguay. Arbitrarily primed-PCR revealed that the genome of B. glabrata exihibits a remarkable degree of intraespecific polymorphism. Low stringency-PCR using primers for 18S rRNA permited the identification of B. glabrata, B. tenagophila and B. occidentalis. The study of individuals obtained from geographically distinct populations exhibits significant intraspecific DNA polymorphism, however specimens from the same species, exhibit some species specific LSPs. We also showed that PCR-restriction fragment of length polymorphism of the internal transcribed spacer region of Biomphalaria rDNA, using DdeI permits the differentiation of the three intermediate hosts of Schistosoma mansoni. The molecular biological techniques used in our studies are very useful for the generation of new knowledge concerning the systematics and population genetics of Biomphalaria snails.

Paleoparasitological report on Ascaris aDNA from an ancient East Asian sample

In this study, Ascaris DNA was extracted and sequenced from a medieval archaeological sample in Korea. While Ascaris eggs were confirmed to be of human origin by archaeological evidence, it was not possible to pinpoint the exact species due to close genetic relationships among them. Despite this shortcoming, this is the first Ascaris ancient DNA (aDNA) report from a medieval Asian country and thus will expand the scope of Ascaris aDNA research.

Detection and differentiation of Cryptosporidium by real-time polymerase chain reaction in stool samples from patients in Rio de Janeiro, Brazil

This study reports the first genetic characterisation of Cryptosporidium isolates in Brazil using real-time polymerase chain reaction (RT-PCR). A total of 1,197 faecal specimens from children and 10 specimens from human immunodeficiency virus-infected patients were collected between 1999-2010 and screened using microscopy. Forty-eight Cryptosporidium oocyst-positive isolates were identified and analysed using a generic TaqMan assay targeting the 18S rRNA to detect Cryptosporidium species and two other TaqMan assays to identify Cryptosporidium hominis and Cryptosporidium parvum. The 18S rRNA assay detected Cryptosporidium species in all 48 of the stool specimens. The C. parvum TaqMan assay correctly identified five/48 stool samples, while 37/48 stool specimens were correctly amplified in the C. hominis TaqMan assay. The results obtained in this study support previous findings showing that C. hominis infections are more prevalent than C. parvum infections in Brazil and they demonstrate that the TaqMan RT-PCR procedure is a simple, fast and valuable tool for the detection and differentiation of Cryptosporidium species.

Novel Chlamydiales strains isolated from a water treatment plant.

Chlamydiae are obligate intracellular bacteria infecting free-living amoebae, vertebrates and some invertebrates. Novel members are regularly discovered, and there is accumulating evidence supporting a very important diversity of chlamydiae in the environment. In this study, we investigated the presence of chlamydiae in a drinking water treatment plant. Samples were used to inoculate Acanthamoeba monolayers (Acanthamoeba co-culture), and to recover autochthonous amoebae onto non-nutritive agar. Chlamydiae were searched for by a pan-chlamydia 16S rRNA gene PCR from both Acanthamoeba co-cultures and autochthonous amoebae, and phylotypes determined by 16S rRNA gene sequencing. Autochthonous amoebae also were identified by 18S rRNA gene amplification and sequencing. From a total of 79 samples, we recovered eight chlamydial strains by Acanthamoeba co-culture, but only one of 28 amoebae harboured a chlamydia. Sequencing results and phylogenetic analysis showed our strains belonging to four distinct chlamydial lineages. Four strains, including the strain recovered within its natural host, belonged to the Parachlamydiaceae; two closely related strains belonged to the Criblamydiaceae; two distinct strains clustered with Rhabdochlamydia spp.; one strain clustered only with uncultured environmental clones. Our results confirmed the usefulness of amoeba co-culture to recover novel chlamydial strains from complex samples and demonstrated the huge diversity of chlamydiae in the environment, by identifying several new species including one representing the first strain of a new family.

A sensitive, specific and reproducible real-time polymerase chain reaction method for detection of Plasmodium vivaxandPlasmodium falciparum infection in field-collected anophelines

We describe a simple method for detection of Plasmodium vivaxand Plasmodium falciparum infection in anophelines using a triplex TaqMan real-time polymerase chain reaction (PCR) assay (18S rRNA). We tested the assay on Anopheles darlingi and Anopheles stephensi colony mosquitoes fed withPlasmodium-infected blood meals and in duplicate on field collected An. darlingi. We compared the real-time PCR results of colony-infected and field collected An. darlingi, separately, to a conventional PCR method. We determined that a cytochromeb-PCR method was only 3.33% as sensitive and 93.38% as specific as our real-time PCR assay with field-collected samples. We demonstrate that this assay is sensitive, specific and reproducible.

Genetic diversity of Cryptosporidium identified in clinical samples from cities in Brazil and Argentina

The identification and characterisation of Cryptosporidiumgenotypes and subtypes are fundamental to the study of cryptosporidiosis epidemiology, aiding in prevention and control strategies. The objective was to determine the genetic diversity ofCryptosporidium in samples obtained from hospitals of Rio de Janeiro, Brazil, and Buenos Aires, Argentina. Samples were analysed by microscopy and TaqMan polymerase chain reaction (PCR) assays forCryptosporidium detection, genotyped by nested-PCR-restriction fragment length polymorphism (RFLP) analysis of the 18S rRNA gene and subtyped by DNA sequencing of the gp60 gene. Among the 89 samples from Rio de Janeiro, Cryptosporidium spp were detected in 26 by microscopy/TaqMan PCR. In samples from Buenos Aires,Cryptosporidium was diagnosed in 15 patients of the 132 studied. The TaqMan PCR and the nested-PCR-RFLP detected Cryptosporidium parvum, Cryptosporidium hominis, and co-infections of both species. In Brazilian samples, the subtypes IbA10G2 and IIcA5G3 were observed. The subtypes found in Argentinean samples were IbA10G2, IaA10G1R4, IaA11G1R4, and IeA11G3T3, and mixed subtypes of Ia and IIa families were detected in the co-infections. C. hominis was the species more frequently detected, and subtype family Ib was reported in both countries. Subtype diversity was higher in Buenos Aires than in Rio de Janeiro and two new subtypes were described for the first time.

Characterization of a new clinical yeast species, Candida tunisiensis sp. nov., isolated from a strain collection from Tunisian hospitals.

From a collection of yeast isolates isolated from patients in Tunisian hospitals between September 2006 and July 2010, the yeast strain JEY63 (CBS 12513), isolated from a 50-year-old male that suffered from oral thrush, could not be identified to the species level using conventional methods used in clinical laboratories. These methods include matrix-assisted laser desorption ionization-time of flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS), germ tube formation, and the use of CHROMagar Candida and metabolic galleries. Sequence analysis of the nuclear rRNA (18S rRNA, 5.8S rRNA, and 26S rRNA) and internal transcribed spacer regions (ITS1 and ITS2) indicated that the ribosomal DNA sequences of this species were not yet reported. Multiple gene phylogenic analyses suggested that this isolate clustered at the base of the Dipodascaceae (Saccharomycetales, Saccharomycetes, and Ascomycota). JEY63 was named Candida tunisiensis sp. nov. according to several phenotypic criteria and its geographical origin. C. tunisiensis was able to grow at 42°C and does not form chlamydospores and hyphae but could grow as yeast and pseudohyphal forms. C. tunisiensis exhibited most probably a haploid genome with an estimated size of 10 Mb on at least three chromosomes. Using European Committee for Antimicrobial Susceptibility Testing (EUCAST) and Clinical and Laboratory Standards Institute (CLSI) Candida albicans susceptibility breakpoints as a reference, C. tunisiensis was resistant to fluconazole (MIC = 8 μg/ml), voriconazole (MIC = 0.5 μg/ml), itraconazole (MIC = 16 μg/ml), and amphotericin B (MIC = 4 μg/ml) but still susceptible to posaconazole (MIC = 0.008 μg/ml) and caspofungin (MIC = 0.5 μg/ml). In conclusion, MALDI-TOF MS permitted the early selection of an unusual isolate, which was still unreported in molecular databases but could not be unambiguously classified based on phylogenetic approaches.

Saccamoeba lacustris, sp. nov. (Amoebozoa: Lobosea: Hartmannellidae), a new lobose amoeba, parasitized by the novel chlamydia 'Candidatus Metachlamydia lacustris' (Chlamydiae: Parachlamydiaceae).

An amoeba isolated from an aquatic biotope, identified morphologically as Saccamoeba limax, was found harbouring mutualistic rod-shaped gram-negative bacteria. During their cultivation on agar plates, a coinfection also by lysis-inducing chlamydia-like organisms was found in some subpopulations of that amoeba. .Here we provide a molecular-based identification of both the amoeba host and the two bacterial endosymbionts. Analysis of the 18S rRNA gene revealed that this strain is the sister-group to Glaeseria, for which we proposed the name Saccamoeba lacustris. The rod-shaped endosymbiont was identified as a member of Variovorax paradoxus group (Comamonadaceae, Beta-Proteobacteria). No growth on bacteriological agars was recorded, hence this symbiont might be strictly intracellular. The chlamydia-like parasite was unable to infect Acanthamoeba and other amoebae in coculture, showing high host specificity. Phylogenetic analysis based on the 16S rDNA indicated that it is a new member of the family Parachlamydiaceae (order Chlamydiales), for which we proposed the name 'Candidatus Metachlamydia lacustris'.

Biodiversity of amoebae and amoeba-associated bacteria in water treatment plants.

In this study, we enlarged our previous investigation focusing on the biodiversity of chlamydiae and amoebae in a drinking water treatment plant, by the inclusion of two additional plants and by searching also for the presence of legionellae and mycobacteria. Autochthonous amoebae were recovered onto non-nutritive agar, identified by 18S rRNA gene sequencing, and screened for the presence of bacterial endosymbionts. Bacteria were also searched for by Acanthamoeba co-culture. From a total of 125 samples, we recovered 38 amoebae, among which six harboured endosymbionts (three chlamydiae and three legionellae). In addition, we recovered by amoebal co-culture 11 chlamydiae, 36 legionellae (no L. pneumophila), and 24 mycobacteria (all rapid-growers). Two plants presented a similar percentage of samples positive for chlamydiae (11%), mycobacteria (20%) and amoebae (27%), whereas in the third plant the number of recovered bacteria was almost twice higher. Each plant exhibited a relatively high specific microbiota. Amoebae were mainly represented by various Naegleria species, Acanthamoeba species and Hartmannella vermiformis. Parachlamydiaceae were the most abundant chlamydiae (8 strains in total), and in this study we recovered a new genus-level strain, along with new chlamydiae previously reported. Similarly, about 66% of the recovered legionellae and 47% of the isolated mycobacteria could represent new species. Our work highlighted a high species diversity among legionellae and mycobacteria, dominated by putative new species, and it confirmed the presence of chlamydiae in these artificial water systems.

Stabilité de l’acide ribonucléique pour la datation des fluides corporels en biologie judiciaire

Projet de recherche réalisé en collaboration avec la section Biologie/ADN du Laboratoire de sciences judiciaires et de médecine légale (LSJML) de Montréal.

Functional Analysis of Nuclear beta-Adrenergic Receptors in the Myocardium

Récemment plusieurs récepteurs couplés aux protéines G (RCPGs) ont été caractérisés au niveau des membranes intracellulaires, dont la membrane nucléaire. Notre objectif était de déterminer si les sous-types de récepteurs β-adrénergiques (βAR) et leurs machineries de signalisation étaient fonctionnels et localisés à la membrane nucléaire des cardiomyocytes. Nous avons démontré la présence des β1AR et β3AR, mais pas du β2AR à la membrane nucléaire de myocytes ventriculaires adultes par immunobuvardage, par microscopie confocale, et par des essais fonctionnels. De plus, certains partenaires de signalisation comme les protéines GαS, Gαi, l’adénylate cyclase II, et V/VI y étaient également localisés. Les sous-types de βAR nucléaires étaient fonctionnels puisqu'ils pouvaient lier leurs ligands et activer leurs effecteurs. En utilisant des noyaux isolés, nous avons observé que l'agoniste non-sélectif isoprotérénol (ISO), et que le BRL37344, un ligand sélectif du β3AR, stimulaient l'initiation de la synthèse de l’ARN, contrairement à l'agoniste sélectif du β1AR, le xamotérol. Cette synthèse était abolie par la toxine pertussique (PTX). Cependant, la stimulation des récepteurs nucléaires de type B de l’endothéline (ETB) causaient une réduction de l'initiation de la synthèse d’ARN. Les voies de signalisations impliquées dans la régulation de la synthèse d’ARN par les RCPGs ont ensuite été étudiées en utilisant des noyaux isolés stimulés par des agonistes en présence ou absence de différents inhibiteurs des voies MAP Kinases (proteines kinases activées par mitogènes) et de la voie PI3K/PKB. Les protéines impliquées dans les voies de signalisation de p38, JNK, ERK MAP Kinase et PKB étaient présents dans les noyaux isolés. L'inhibition de PKB par la triciribine, inhibait la synthèse d’ARN. Nous avons ensuite pu mettre en évidence par qPCR que la stimulation par l’ISO entrainait une augmentation du niveau d'ARNr 18S ainsi qu’une diminution de l'expression d’ARNm de NFκB. En contraste, l’ET-1 n’avait aucun effet sur le niveau d’expression de l’ARNr 18S. Nous avons ensuite montré que la stimulation par l’ISO réduisait l’expression de plusieurs gènes impliqués dans l'activation de NFκB, tandis que l’inhibition de ERK1/2 et PKB renversait cet effet. Un microarray global nous a ensuite permis de démontrer que les βARs et les ETRs nucléaires régulaient un grand nombre de gènes distincts. Finalement, les βARs et ETRs nucléaires augmentaient aussi une production de NO de noyaux isolés, ce qui pouvait être inhibée par le LNAME. Ces résultats ont été confirmés dans des cardiomyocytes intacts en utilisant des analogues cagés et perméables d’ISO et de l'ET-1: l'augmentation de NO nucléaire détectée par DAF2-DA, causée par l'ET-1 et l'ISO, pouvait être prévenue par le LNAME. Finalement, l’augmentation de l’initiation de la transcription induite par l'ISO était aussi bloquée par le L-NAME ou par un inbitheur de PKG, le KT5823, suggérant que la voie NO-GC-PKG est impliquée dans la régulation de la transcription par les βAR. En conclusion, les βARs et les ETRs nucléaires utilisent des voies de signalisation différentes et exercent ainsi des effets distincts sur l’expression des gènes cardiaques. Ils représentent donc une avenue intéressante pour le développement de drogues pharmacologiques.

Role of Nuclear Angiotensin-II Receptor Mediated Signalling in Cardiovascular Remodelling

Le remodelage cardiaque est le processus par lequel la structure ou la fonction cardiaque change en réponse à un déséquilibre pathophysiologique tel qu'une maladie cardiaque, un contexte d'arythmie prolongée ou une modification de l'équilibre hormonal. Le système rénine-angiotensine (SRA) est un système hormonal largement étudié et il est impliqué dans de nombreuses activités associées au remodelage cardiovasculaire. L’existence d'un système circulatoire couplé à un système de tissus locaux est une représentation classique, cependant de nouvelles données suggèrent un SRA indépendant et fonctionnellement actif à l'échelle cellulaire. La compréhension de l'activité intracellulaire du SRA pourrait mener à de nouvelles pistes thérapeutiques qui pourraient prévenir un remodelage cardiovasculaire défavorable. L'objectif de cette thèse était d'élucider le rôle du SRA intracellulaire dans les cellules cardiaques. Récemment, les récepteurs couplés aux protéines G (RCPG), les protéines G et leurs effecteurs ont été détectés sur des membranes intracellulaires, y compris sur la membrane nucléaire, et les concepts de RCPG intracellulaires fonctionnels sont en voie d'être acceptés comme une réalité. Nous avons dès lors fait l'hypothèse que la signalisation du SRA délimitant le noyau était impliquée dans le contrôle de l'expression des gènes cardiaques. Nous avons démontré la présence de récepteurs d'angiotensine de type-1 (AT1R) et de type-2 (AT2R) nucléaires dans les cardiomyocytes ventriculaires adultes et dans une fraction nucléaire purifiée de tissu cardiaque. Des quantités d'Ang II ont été détectées dans du lysat de cardiomyocytes et des microinjections d'Ang-II-FITC ont donné lieu à des liaisons préférentielles aux sites nucléaires. L'analyse transcriptionnelle prouve que la synthèse d'ARN de novo dans des noyaux isolés stimulés à l'Ang-II, et l'expression des ARNm de NF-κB étaient beaucoup plus importants lorsque les noyaux étaient exposés à de l'Ang II par rapport aux cardiomyocytes intacts. La stimulation des AT1R nucléaires a engendré une mobilisation de Ca2+ via les récepteurs de l'inositol trisphosphate (IP3R), et le blocage des IP3R a diminué la réponse transcriptionnelle. Les méthodes disponibles actuellement pour l'étude de la signalisation intracrine sont limitées aux méthodes indirectes. L'un des objectifs de cette thèse était de synthétiser et caractériser des analogues d'Ang-II cellule-perméants afin d’étudier spécifiquement dans les cellules intactes l'activité intracellulaire du SRA. Nous avons synthétisé et caractérisé pharmacologiquement des analogues photosensibles Ang-II encapsulée en incorporant un groupement 4,5-diméthoxy-2-nitrobenzyl (DMNB) photoclivable sur les sites actifs identifiés du peptide. Chacun des trois analogues d'Ang II encapsulée synthétisés et purifiés: [Tyr(DMNB)4]Ang-II, Ang-II-ODMNB et [Tyr(DMNB)4]Ang-II-ODMNB a montré une réduction par un facteur deux ou trois de l'affinité de liaison envers AT1R et AT2R dans les dosages par liaison compétitive et une activité réduite dans la contraction de l'aorte thoracique. La photostimulation de [Tyr(DMNB)4]Ang-II dans des cellules HEK a augmenté la phosphorylation d'ERK1/2 (via AT1R) et la production de cGMP (via AT2R) alors que dans les cardiomyocytes isolés elle générait une augmentation de Ca2+ nucléoplasmique et initiait la synthèse d'ARNr 18S et d'ARNm du NF-κB. Les fibroblastes sont les principaux générateurs de remodelage cardiaque structurel, et les fibroblastes auriculaires sont plus réactifs aux stimuli profibrotiques que les fibroblastes ventriculaires. Nous avons émis l'hypothèse que l’Ang-II intracellulaire et l'activation des AT1R et AT2R nucléaires associés contrôlaient les profils d'expression des gènes des fibroblastes via des systèmes de signalisation distincts et de ce fait jouaient un rôle majeur dans le développement de la fibrose cardiaque. Nous avons remarqué que les fibroblastes auriculaires expriment l’AT1R et l’AT2R nucléaire et l'Ang-II au niveau intracellulaire. L’expression d'AT1R nucléaire a été régulés positivement dans les cas d’insuffisance cardiaque (IC), tandis que l'AT2R nucléaire a été glycosylé post-traductionnellement. La machinerie protéique des protéines G, y compris Gαq/11, Gαi/3, et Gβ, a été observée dans des noyaux isolés de fibroblastes. AT1R et AT2R régulent l'initiation de la transcription du fibroblaste via les voies de transduction de signal d'IP3R et du NO. La photostimulation de [Tyr(DMNB)4]Ang-II dans une culture de fibroblastes auriculaire déclenche la libération de Ca2+ nucléoplasmique, la prolifération, et la synthèse et sécrétion de collagène qui ne sont pas inhibées par les bloqueurs d'AT1R et/ou AT2R extracellulaires.

Anti-lipopolysaccharide factor and crustin-III, the anti-white spot virus peptides in Penaeus monodon: Control of viral infection by up-regulation

White Spot Syndrome Virus (WSSV) is the most devastating disease affecting shrimp culture around the world. Though, considerable progress has been made in the detection and molecular characterization of WSSV in recent years, information pertaining to immune gene expression in shrimps with respect to WSSV infection remains limited. In this context, the present study was undertaken to understand the differential expression of antimicrobial peptide (AMP) genes in the haemocytes of Penaeus monodon in response to WSSV infection on a time-course basis employing semi-quantitative RT-PCR. The present work analyzes the expression profile of six AMP genes (ALF, crustin-1, crustin-2, crustin-3, penaeidin-3 and penaeidin-5), eight WSSV genes (DNA polymerase, endonuclease, immediate early gene, latency related gene, protein kinase, ribonucleotide reductase, thymidine kinase and VP28) and three control genes (18S rRNA, β-actin and ELF) in P. monodon in response to WSSV challenge. Penaeidins were found to be up-regulated during early hours of infection and crustin-3 during late period of infection. However, ALF was found to be up-regulated early to late period of WSSV infection. The present study suggests that AMPs viz. ALF and crustin-3 play an important role in antiviral defense in shrimps. WSSV gene transcripts were detected post-challenge day 1 itself and increased considerably day 5 onwards. Evaluation of the control genes confirmed ELF as the most reliable control gene followed by 18S rRNA and β-actin for gene expression studies in shrimps. This study indicated the role of AMPs in the protection of shrimps against viral infection and their possible control through the up-regulation of AMPs

Molecular characterization of Hepatozoon sp in cats from Sao Luis Island, Maranhao, Northeastern Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

First identification of Sarcocystis tenella (Railliet, 1886) Moule, 1886 (Protozoa: Apicomplexa) by PCR in naturally infected sheep from Brazil

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)