Genetic analysis of complex demographic scenarios: Spatially expanding populations of the cane toad, Bufo marinus

Inferring the spatial expansion dynamics of invading species from molecular data is notoriously difficult due to the complexity of the processes involved. For these demographic scenarios, genetic data obtained from highly variable markers may be profitably combined with specific sampling schemes and information from other sources using a Bayesian approach. The geographic range of the introduced toad Bufo marinus is still expanding in eastern and northern Australia, in each case from isolates established around 1960. A large amount of demographic and historical information is available on both expansion areas. In each area, samples were collected along a transect representing populations of different ages and genotyped at 10 microsatellite loci. Five demographic models of expansion, differing in the dispersal pattern for migrants and founders and in the number of founders, were considered. Because the demographic history is complex, we used an approximate Bayesian method, based on a rejection-regression algorithm. to formally test the relative likelihoods of the five models of expansion and to infer demographic parameters. A stepwise migration-foundation model with founder events was statistically better supported than other four models in both expansion areas. Posterior distributions supported different dynamics of expansion in the studied areas. Populations in the eastern expansion area have a lower stable effective population size and have been founded by a smaller number of individuals than those in the northern expansion area. Once demographically stabilized, populations exchange a substantial number of effective migrants per generation in both expansion areas, and such exchanges are larger in northern than in eastern Australia. The effective number of migrants appears to be considerably lower than that of founders in both expansion areas. We found our inferences to be relatively robust to various assumptions on marker. demographic, and historical features. The method presented here is the only robust, model-based method available so far, which allows inferring complex population dynamics over a short time scale. It also provides the basis for investigating the interplay between population dynamics, drift, and selection in invasive species.

Molecular Basis of the Thermostability and Thermophilicity of Laminarinases: X-ray Structure of the Hyperthermostable Laminarinase from Rhodothermus marinus and Molecular Dynamics Simulations

Glycosyl hydrolases are enzymes capable of breaking the glycosidic linkage of polysaccharides and have considerable industrial and biotechnological applications. Driven by the later applications, it is frequently desirable that glycosyl hydrolases display stability and activity under extreme environment conditions, such as high temperatures and extreme pHs. Here, we present X-ray structure of the hyperthermophilic laminarinase from Rhodothermus marinus (RmLamR) determined at 1.95 angstrom resolution and molecular dynamics simulation studies aimed to comprehend the molecular basis, for the thermal stability of this class of enzymes. As most thermostable proteins, RmLamR contains a relatively large number of salt bridges, which are not randomly distributed on the structure. On the contrary, they form clusters interconnecting beta-sheets of the catalytic domain. Not all salt bridges, however, are beneficial for the protein thermostability: the existence of charge-charge interactions permeating the hydrophobic core of the enzymes actually contributes to destabilize the structure by facilitating water penetration into hydrophobic cavities, as can be seen in the case of mesophilic enzymes. Furthermore, we demonstrate that the mobility of the side-chains is perturbed differently in each class of enzymes. The side-chains of loop residues surrounding the catalytic cleft in the mesophilic laminarinase gain mobility and obstruct the active site at high temperature. By contrast, thermophilic laminarinases preserve their active site flexibility, and the active-site cleft remains accessible for recognition of polysaccharide substrates even at high temperatures. The present results provide structural insights into the role played by salt-bridges and active site flexibility on protein thermal stability and may be relevant for other classes of proteins, particularly glycosyl hydrolases.

Crystallization and Preliminary Crystallographic Analysis of Laminarinase from Rhodothermus marinus: A Case of Pseudomerohedral Twinning

Thermophilic endo-1,3(4)-beta-glucanase (laminarinase) from Rhodothermus marinus was crystallized by the hanging-drop vapor diffusion method. The needle-like crystals belong to space group P2(1) and contain two protein molecules in the asymmetric unit with a solvent content of 51.75%. Diffraction data were collected to a resolution of 1.95 angstrom and resulted in a dataset with an overall R-merge of 10.4% and a completeness of 97.8%. Analysis of the structure factors revealed pseudomerohedral twinning of the crystals with a twin fraction of approximately 42%.

Effects of inhibition gastric acid secretion on arterial acid-base status during digestion in the toad Bufo marinus

Digestion affects acid-base status, because the net transfer of HCl from the blood to the stomach lumen leads to an increase in HCO3- levels in both extra- and intracellular compartments. The increase in plasma [HCO3-], the alkaline tide, is particularly pronounced in amphibians and reptiles, but is not associated with an increased arterial pH, because of a concomitant rise in arterial Pco(2) caused by a relative hypoventilation. In this study, we investigate whether the postprandial increase in Paco(2) of the toad Bufo marinus represents a compensatory response to the increased plasma [HCO3-] or a state-dependent change in the control of pulmonary ventilation. To this end, we successfully prevented the alkaline tide, by inhibiting gastric acid secretion with omeprazole, and compared the response to that of untreated toads determined in our laboratory during the same period. In addition, we used vascular infusions of bicarbonate to mimic the alkaline tide in fasting animals. Omeprazole did not affect blood gases, acid-base and haematological parameters in fasting toads, but abolished the postprandial increase in plasma [HCO3-] and the rise in arterial Pco(2) that normally peaks 48 h into the digestive period. Vascular infusion of HCO3-, that mimicked the postprandial rise in plasma [HCO3-], led to a progressive respiratory compensation of arterial pH through increased arterial Pco(2) Thus, irrespective of whether the metabolic alkalosis is caused by gastric acid secretion in response to a meal or experimental infusion of bicarbonate, arterial pH is being maintained by an increased arterial Pco(2). It seems, therefore, that the elevated Pco(2), occuring during the postprandial period, constitutes of a regulated response to maintain pH rather than a state-dependent change in ventilatory control. (C) 2003 Elsevier B.V. All rights reserved.

Venom peptide analysis of Vipera ammodytes meridionalis (Viperinae) and Bothrops jararacussu (Crotalinae) demonstrates subfamily-specificity of the peptidome in the family Viperidae

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

Crystal structure of a dimeric Ser49 PLA(2)-like myotoxic component of the Vipera ammodytes meridionalis venomics reveals determinants of myotoxicity and membrane damaging activity

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

The structure of a native L-amino acid oxidase, the major component of the Vipera ammodytes ammodytes venomic, reveals dynamic active site and quaternary structure stabilization by divalent ions

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

Composição centesimal, colesterol e maturação ovariana do Acetes marinus Omori, 1975 coletado no Baixo Tocantins

A espécie Acetes marinus Omori, 1975, possui total aproveitamento alimentar constituindo-se em uma espécie de grande importância nutritiva para a população regional onde ocorre, porém, é muito pouco estudada. Visando contribuir com um melhor aproveitamento deste recurso foram realizadas coletas mensais de A. marinus durantes os meses de janeiro de 2006 a junho de 2007, em duas praias, próximas da cidade de Cametá, no baixo Tocantins. Foram determinadas a composição centesimal (%) e o teor de colesterol (mg/100g) relacionado aos parâmetros ambientais: pH, temperatura e material em suspensão da sub-superfície da água. A caracterização do desenvolvimento ovariano, baseado nas modificações macro e microscópicas. Para essas duas praias o pH médio anual foi de 7,52 ± 0,71, a temperatura foi de 26,57°C ± 1,26, e o material em suspensão foi de 73mg/L ± 65,53. Para a composição centesimal do A. marinus obteve-se: 87,1 % ± 1,1- umidade; 9,8% ±1,3-cinzas; 71% ± 1,8-proteínas; 5,4% ± 2,9-lipídios; 13,7% ± 2,6- carboidratos; 387,6% ± 13,2 Kcal-valor calórico. O teor de colesterol foi de 374,87mg/100g ± 207,08. Foi revelado um grande potencial nutricional, principalmente protéico, desta espécie, porém esta é rica em colesterol. E para o desenvolvimento ovariano foram descritos três estágios de maturação, baseados em quatro diferentes tipos de ovócitos.

Correlações fisiológicas da carga parasitária em Rhinella icteriucus (Anura: marinus)

A presença de parasitas, que podem afetar inúmeros aspectos da biologia de seus hospedeiros, possivelmente levando a uma queda em seu desempenho. Entretanto, ao longo do estabelecimento da associação parasita-hospedeiro, alterações na fisiologia e morfologia deste último podem representar mecanismos compensatórios para os danos causados pelos parasitas. Sendo assim, carga parasitária deve ser um importante determinante do valor adaptativo (fitness) do hospedeiro. O objetivo do presente trabalho foi estabelecer possíveis correlações entre carga parasitária, massas de diversos órgãos e desempenho locomotor no sapo-cururu, Rhinella ictericus (Anura: Bufonidae). O desempenho locomotor dos indivíduos capturados de R. ictericus foi medido através do uso de uma pista circular de madeira. Durante um período de 10 minutos, os animais foram forçados a manter desempenho locomotor constante e a distância total percorrida foi corrigida para o comprimento rostro-cloacal. Depois das medidas de desempenho locomotor, os órgãos internos foram dissecados, tendo seus parasitas contabilizados. As massas de todos os órgãos escalaram positivamente com a massa corpórea. O número de parasitas nos pulmões e o índice corpóreo também se mostraram positivamente relacionados à variação em massa corpórea. Indivíduos com maior carga parasitária intestinal foram também aqueles que apresentaram um maior número total de parasitas, sugerindo a existência de variação individual na susceptibilidade a diferentes parasitas. O desempenho locomotor foi negativamente associado à carga parasitária total, demonstrando um efeito deletério causado pelos parasitas ao hospedeiro em um aspecto crucial de sua história de vida. Hospedeiros com maior carga parasitária pulmonar apresentaram maior massa intestinal e renal, sugerindo possíveis mecanismos compensatórios dos possíveis danos causados pelos parasitas

Willem Marinus Dudok. Progetti urbani per la citta' di Hilversum

Il tema principale affrontato dalla presente ricerca è quello dell’architettura della città; attraverso lo studio dei progetti urbani redatti dall’architetto Willem Marinus Dudok per la città di Hilversum, la tesi vuole confermare l’ipotesi che la costruzione dei “luoghi urbani” collettivi è il fulcro dell’idea di architettura che porta alla costruzione della città. La ricerca si propone di studiare il contributo dato da Dudok al progetto dello sviluppo urbano della città olandese, considerando un arco temporale che va dal 1915, anno in cui l’architetto viene designato a ricoprire la carica di direttore del locale ufficio Lavori Pubblici, al 1954, anno simbolico della sua nomina a cittadino onorario di Hilversum. Il lavoro di ricerca vuole individuare quelle caratteristiche formali e tipologiche, insite nei quartieri progettati dall’architetto olandese, in grado di definire una struttura urbana capace di sostenere un ragionamento architettonico indipendente dal luogo e dal tempo, un ragionamento impostato sulla definizione della forma urbis. Non desidera certo delineare un modello, vista la consapevolezza che ogni progetto ha un proprio luogo e un proprio tempo, cerca di tratteggiare, piuttosto, uno scenario possibile per il progetto urbano, capace di assurgere ad exemplum per la costruzione della città. I progetti analizzati riguardano edifici residenziali e spazi urbani per la collettività; questi rappresentano veri e propri nuclei aggregativi per la costruzione dei complessi di alloggi popolari, dei quali definiscono la scena fissa delle vicende umane. Lo studio di questi quartieri rappresenta, pertanto, il tentativo di decodificare un “modo” di comporre la città dal quale sia possibile estrapolare temi validi e di carattere generale che permettano di formalizzare una serie di utili insegnamenti, tramite i quali poter pensare alla realizzazione della stessa, nella convinzione che “la qualità del progetto consiste nella qualità dei caratteri del tema e nel loro riconoscimento nelle forme dell’architettura”.