A Mutation in a Novel Yeast Proteasomal Gene, RPN11/MPR1, Produces a Cell Cycle Arrest, Overreplication of Nuclear and Mitochondrial DNA, and an Altered Mitochondrial Morphology

We report here the functional characterization of an essential Saccharomyces cerevisiae gene, MPR1, coding for a regulatory proteasomal subunit for which the name Rpn11p has been proposed. For this study we made use of the mpr1-1 mutation that causes the following pleiotropic defects. At 24°C growth is delayed on glucose and impaired on glycerol, whereas no growth is seen at 36°C on either carbon source. Microscopic observation of cells growing on glucose at 24°C shows that most of them bear a large bud, whereas mitochondrial morphology is profoundly altered. A shift to the nonpermissive temperature produces aberrant elongated cell morphologies, whereas the nucleus fails to divide. Flow cytometry profiles after the shift to the nonpermissive temperature indicate overreplication of both nuclear and mitochondrial DNA. Consistently with the identification of Mpr1p with a proteasomal subunit, the mutation is complemented by the human POH1 proteasomal gene. Moreover, the mpr1-1 mutant grown to stationary phase accumulates ubiquitinated proteins. Localization of the Rpn11p/Mpr1p protein has been studied by green fluorescent protein fusion, and the fusion protein has been found to be mainly associated to cytoplasmic structures. For the first time, a proteasomal mutation has also revealed an associated mitochondrial phenotype. We actually showed, by the use of [rho°] cells derived from the mutant, that the increase in DNA content per cell is due in part to an increase in the amount of mitochondrial DNA. Moreover, microscopy of mpr1-1 cells grown on glucose showed that multiple punctate mitochondrial structures were present in place of the tubular network found in the wild-type strain. These data strongly suggest that mpr1-1 is a valuable tool with which to study the possible roles of proteasomal function in mitochondrial biogenesis.

The central structural feature of the membrane fusion protein subunit from the Ebola virus glycoprotein is a long triple-stranded coiled coil

The ectodomain of the Ebola virus Gp2 glycoprotein was solubilized with a trimeric, isoleucine zipper derived from GCN4 (pIIGCN4) in place of the hydrophobic fusion peptide at the N terminus. This chimeric molecule forms a trimeric, highly α-helical, and very thermostable molecule, as determined by chemical crosslinking and circular dichroism. Electron microscopy indicates that Gp2 folds into a rod-like structure like influenza HA2 and HIV-1 gp41, providing further evidence that viral fusion proteins from diverse families such as Orthomyxoviridae (Influenza), Retroviridae (HIV-1), and Filoviridae (Ebola) share common structural features, and suggesting a common membrane fusion mechanism.

Altered expression of the ToxR-regulated porins OmpU and OmpT diminishes Vibrio cholerae bile resistance, virulence factor expression, and intestinal colonization

The transmembrane transcriptional activators ToxR and TcpP modulate expression of Vibrio cholerae virulence factors by exerting control over toxT, which encodes the cytoplasmic transcriptional activator of the ctx, tcp, and acf virulence genes. However, ToxR, independently of TcpP and ToxT, activates and represses transcription of the genes encoding two outer-membrane porins, OmpU and OmpT. To determine the role of ToxR-dependent porin regulation in V. cholerae pathogenesis, the ToxR-activated ompU promoter was used to drive ompT transcription in a strain lacking OmpU. Likewise, the ToxR-repressed ompT promoter was used to drive ompU transcription in a strain lacking both ToxR and OmpT. This strategy allowed the generation of a toxR+ strain that expresses OmpT in place of OmpU, and a toxR− strain that expresses OmpU in place of OmpT. Growth rates in the presence of bile salts and other anionic detergents were retarded for the toxR+ V. cholerae expressing OmpT in place of OmpU, but increased in toxR− V. cholerae expressing OmpU in place of OmpT. Additionally, the toxR+ V. cholerae expressing OmpT in place of OmpU expressed less cholera toxin and toxin-coregulated pilus, and this effect was shown to be caused by reduced toxT transcription in this strain. Finally, the toxR+ V. cholerae expressing OmpT in place of OmpU was ≈100-fold reduced in its ability to colonize the infant-mouse intestine. Our results indicate that ToxR-dependent modulation of the outer membrane porins OmpU and OmpT is critical for V. cholerae bile resistance, virulence factor expression, and intestinal colonization.

Independent deletions of a pathogen-resistance gene in Brassica and Arabidopsis

Plant disease resistance (R) genes confer race-specific resistance to pathogens and are genetically defined on the basis of intra-specific functional polymorphism. Little is known about the evolutionary mechanisms that generate this polymorphism. Most R loci examined to date contain alternate alleles and/or linked homologs even in disease-susceptible plant genotypes. In contrast, the resistance to Pseudomonas syringae pathovar maculicola (RPM1) bacterial resistance gene is completely absent (rpm1-null) in 5/5 Arabidopsis thaliana accessions that lack RPM1 function. The rpm1-null locus contains a 98-bp segment of unknown origin in place of the RPM1 gene. We undertook comparative mapping of RPM1 and flanking genes in Brassica napus to determine the ancestral state of the RPM1 locus. We cloned two B. napus RPM1 homologs encoding hypothetical proteins with ≈81% amino acid identity to Arabidopsis RPM1. Collinearity of genes flanking RPM1 is conserved between B. napus and Arabidopsis. Surprisingly, we found four additional B. napus loci in which the flanking marker synteny is maintained but RPM1 is absent. These B. napus rpm1-null loci have no detectable nucleotide similarity to the Arabidopsis rpm1-null allele. We conclude that RPM1 evolved before the divergence of the Brassicaceae and has been deleted independently in the Brassica and Arabidopsis lineages. These results suggest that functional polymorphism at R gene loci can arise from gene deletions.

Evaluation of the role of heterogeneous nuclear ribonucleoprotein A1 as a host factor in murine coronavirus discontinuous transcription and genome replication

Viruses with RNA genomes often capture and redirect host cell components to assist in mechanisms particular to RNA-dependent RNA synthesis. The nidoviruses are an order of positive-stranded RNA viruses, comprising coronaviruses and arteriviruses, that employ a unique strategy of discontinuous transcription, producing a series of subgenomic mRNAs linking a 5′ leader to distal portions of the genome. For the prototype coronavirus mouse hepatitis virus (MHV), heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) A1 has been shown to be able to bind in vitro to the negative strand of the intergenic sequence, a cis-acting element found in the leader RNA and preceding each downstream ORF in the genome. hnRNP A1 thus has been proposed as a host factor in MHV transcription. To test this hypothesis genetically, we initially constructed MHV mutants with a very high-affinity hnRNP A1 binding site inserted in place of, or adjacent to, an intergenic sequence in the MHV genome. This inserted hnRNP A1 binding site was not able to functionally replace, or enhance transcription from, the intergenic sequence. This finding led us to test more directly the role of hnRNP A1 by analysis of MHV replication and RNA synthesis in a murine cell line that does not express this protein. The cellular absence of hnRNP A1 had no detectable effect on the production of infectious virus, the synthesis of genomic RNA, or the quantity or quality of subgenomic mRNAs. These results strongly suggest that hnRNP A1 is not a required host factor for MHV discontinuous transcription or genome replication.

Chrysanthemyl diphosphate synthase: Isolation of the gene and characterization of the recombinant non-head-to-tail monoterpene synthase from Chrysanthemum cinerariaefolium

Chrysanthemyl diphosphate synthase (CPPase) catalyzes the condensation of two molecules of dimethylallyl diphosphate to produce chrysanthemyl diphosphate (CPP), a monoterpene with a non-head-to-tail or irregular c1′-2-3 linkage between isoprenoid units. Irregular monoterpenes are common in Chrysanthemum cinerariaefolium and related members of the Asteraceae family. In C. cinerariaefolium, CPP is an intermediate in the biosynthesis of the pyrethrin ester insecticides. CPPase was purified from immature chrysanthemum flowers, and the N terminus of the protein was sequenced. A C. cinerariaefolium λ cDNA library was screened by using degenerate oligonucleotide probes based on the amino acid sequence to identify a CPPase clone that encoded a 45-kDa preprotein. The first 50 aa of the ORF constitute a putative plastidial targeting sequence. Recombinant CPPase bearing an N-terminal polyhistidine affinity tag in place of the targeting sequence was purified to homogeneity from an overproducing Escherichia coli strain by Ni2+ chromatography. Incubation of recombinant CPPase with dimethylallyl diphosphate produced CPP. The diphosphate ester was hydrolyzed by alkaline phosphatase, and the resulting monoterpene alcohol was analyzed by GC/MS to confirm its structure. The amino acid sequence of CPPase aligns closely with that of the chain elongation prenyltransferase farnesyl diphosphate synthase rather than squalene synthase or phytoene synthase, which catalyze c1′-2-3 cyclopropanation reactions similar to the CPPase reaction.

Potentials of the National Corn Genome Initiative

The present paper summarizes future needs in information and tools, technology, infrastructure, training, funding, and bioinformatics, to provide the genomic knowledge and tools for breeding and biotechnological goals in maize. The National Corn Genome Initiative (NCGA) has developed through actions taken by the National Corn Growers Association (NCGA) and participation in a planning process by institutions, companies, and organizations. At the web address for the NCGI, http://www.inverizon.com/ncgi, are detailed analyses of goals and costs, impact and value, and strategy and approaches. The NCGI has also produced an informative and perceptive video suitable for public groups or schools, about agricultural contributions to life and the place of maize in these contributions. High potential can be expected, from cross-application of knowledge obtained in maize and other cereals. Development of information and tools for all crops, whether monocots or dicots, will be gained through an initiative, and each crop will be positioned to advance with cost-effective parallels, especially for expressed sequences, markers, and physical mapping.

The transcriptional corepressor MITR is a signal-responsive inhibitor of myogenesis

Activation of muscle-specific genes by members of the myocyte enhancer factor 2 (MEF2) and MyoD families of transcription factors is coupled to histone acetylation and is inhibited by class II histone deacetylases (HDACs) 4 and 5, which interact with MEF2. The ability of HDAC4 and -5 to inhibit MEF2 is blocked by phosphorylation of these HDACs at two conserved serine residues, which creates docking sites for the intracellular chaperone protein 14-3-3. When bound to 14-3-3, HDACs are released from MEF2 and transported to the cytoplasm, thereby allowing MEF2 to stimulate muscle-specific gene expression. MEF2-interacting transcription repressor (MITR) shares homology with the amino-terminal regions of HDAC4 and -5, but lacks an HDAC catalytic domain. Despite the absence of intrinsic HDAC activity, MITR acts as a potent inhibitor of MEF2-dependent transcription. Paradoxically, however, MITR has minimal inhibitory effects on the skeletal muscle differentiation program. We show that a substitution mutant of MITR containing alanine in place of two serine residues, Ser-218 and Ser-448, acts as a potent repressor of myogenesis. Our findings indicate that promyogenic signals antagonize the inhibitory action of MITR by targeting these serines for phosphorylation. Phosphorylation of Ser-218 and Ser-448 stimulates binding of 14-3-3 to MITR, disrupts MEF2:MITR interactions, and alters the nuclear distribution of MITR. These results reveal a role for MITR as a signal-dependent regulator of muscle differentiation.

Tsg101, a homologue of ubiquitin-conjugating (E2) enzymes, binds the L domain in HIV type 1 Pr55Gag

Ubiquitination appears to be involved in virus particle release from infected cells. Free ubiquitin (Ub), as well as Ub covalently bound to a small fraction of p6 Gag, is detected in mature HIV particles. Here we report that the p6 region in the Pr55Gag structural precursor polyprotein binds to Tsg101, a putative Ub regulator that is involved in trafficking of plasma membrane-associated proteins. Tsg101 was found to interact with Gag in (i) a yeast two-hybrid assay, (ii) in vitro coimmunoprecipitation by using purified Pr55Gag and rabbit reticulocyte lysate-synthesized Tsg101, and (iii) in vivo in the cytoplasm of COS cells transfected with gag. The PTAPP motif [or late (L) domain] within p6, which is required for release of mature virus from the plasma membrane, was the determinant for binding Pr55Gag. The N-terminal region in Tsg101, which is homologous to the Ubc4 class of Ub-conjugating (E2) enzymes, was the determinant of interaction with p6. Mutation of Tyr-110 in Tsg101, present in place of the active-site Cys that binds Ub in E2 enzymes, and other residues unique to Tsg101, impaired p6 interaction, indicating that features that distinguish Tsg101 from active E2 enzymes were important for binding the viral protein. The results link L-domain function in HIV to the Ub machinery and a specific component of the cellular trafficking apparatus.

Enhancing the catalytic repertoire of nucleic acids. II. Simultaneous incorporation of amino and imidazolyl functionalities by two modified triphosphates during PCR

The incorporation of potentially catalytic groups into DNA is of interest for the in vitro selection of novel deoxyribozymes. We have devised synthetic routes to a series of three C7 modified 7-deaza-dATP derivatives with pendant aminopropyl, Z-aminopropenyl and aminopropynyl side chains. These modified triphosphates have been tested as substrates for Taq polymerase during PCR. All the modifications are tolerated by this enzyme, with the aminopropynyl side chain giving the best result. Most protein enzymes have more than one type of catalytic group located in their active site. By using C5-imidazolyl-modified dUTPs together with 3-(aminopropynyl)-7-deaza-dATP in place of the natural nucleotides dTTP and dATP, we have demonstrated the simultaneous incorporation of both amino and imidazolyl moieties into a DNA molecule during PCR. The PCR product containing the four natural bases was fully digested by XbaI, while PCR products containing the modified 7-deaza-dATP analogues were not cleaved. Direct evidence for the simultaneous incorporation during PCR of an imidazole-modified dUTP and an amino-modified 7-deaza-dATP has been obtained using mass spectrometry.

Molecular mechanics calculations of the riboacetal internucleotide linkage in double and triple helices.

Structures of Watson-Crick base paired 15-nucleobase oligomer strands in A-type or B-type conformation in which one strand [a strand of alternating nucleotide and riboacetal thymidine nucleoside (RT) units, RP] is DNA and the other is composed of alternating nucleotides and riboacetal nucleosides have been studied by molecular mechanics. Analogously, oligomer strands of RNA in place of DNA have been modeled. The calculations indicate that the RP strand is more stable when complexed in an A-type duplex relative to a B-type form and that this conformational preference is presumably due to the more uniform nature of the former. Nearly planar ribose rings were more commonly observed in the minimized structures of the B-type DNA.RP duplexes as compared with A-type duplexes, despite the fact that planar ribofuranose rings are known to be energetically unfavorable in oligonucleotides. Computed relative stabilities of all duplexes containing the RP strand suggest that such heteroduplexes are less stable than the corresponding double-stranded DNA and double-stranded RNA species. These findings are in agreement with experimental results which show, when equivalent sequences were compared, that a DNA.RNA control forms a more stable duplex than RP hound to a complementary single-stranded RNA strand. In contrast, molecular mechanics studies of complementary triple-helical (DNA)2.RP, (DNA)2.DNA, and (DNA)2.RNA structures indicate that the binding of RP as a Hoogsteen strand stabilizes the underlying duplex to a greater extent compared with native oligonucleotides. These calculations suggest that puckering of the ribose ring in the riboacetal linkage leads to a more favorable interaction with a complementary nucleic acid target than the proposed planar geometry and that this puckering may account for the enhanced binding of RP to a double-stranded target.

Expression of a recoded nuclear gene inserted into yeast mitochondrial DNA is limited by mRNA-specific translational activation.

Genetic code differences prevent expression of nuclear genes within Saccharomyces cerevisiae mitochondria. To bridge this gap a synthetic gene, ARG8m, designed to specify an arginine biosynthetic enzyme when expressed inside mitochondria, has been inserted into yeast mtDNA in place of the COX3 structural gene. This mitochondrial cox3::ARG8m gene fully complements a nuclear arg8 deletion at the level of cell growth, and it is dependent for expression upon nuclear genes that encode subunits of the COX3 mRNA-specific translational activator. Thus, cox3::ARG8m serves as a mitochondrial reporter gene. Measurement of cox3::ARG8m expression at the levels of steady-state protein and enzymatic activity reveals that glucose repression operates within mitochondria. The levels of this reporter vary among strains whose nuclear genotypes lead to under- and overexpression of translational activator subunits, in particular Pet494p, indicating that mRNA-specific translational activation is a rate-limiting step in this organellar system. Whereas the steady-state level of cox3::ARG8m mRNA was also glucose repressed in an otherwise wild-type strain, absence of translational activation led to essentially repressed mRNA levels even under derepressing growth conditions. Thus, the mRNA is stabilized by translational activation, and variation in its level may be largely due to modulation of translation.

Cloning of a gamma-aminobutyric acid type C receptor subunit in rat retina with a methionine residue critical for picrotoxinin channel block.

Ionotropic receptors for gamma-aminobutyric acid (GABA) are important to inhibitory neurotransmission in the mammalian retina, mediating GABAA and GABAC responses. In many species, these responses are blocked by the convulsant picrotoxinin (PTX), although the mechanism of block is not fully understood. In contrast, GABAC responses in the rat retina are extremely resistant to PTX. We hypothesized that this difference could be explained by molecular characterization of the receptors underlying the GABAC response. Here we report the cloning of two rat GABA receptor subunits, designated r rho 1 and r rho 2 after their previously identified human homologues. When coexpressed in Xenopus oocytes, r rho 1/r rho 2 heteromeric receptors mimicked PTX-resistant GABAC responses of the rat retina. PTX resistance is apparently conferred in native heteromeric receptors by r rho 2 subunits since homomeric r rho 1 receptors were sensitive to PTX; r rho 2 subunits alone were unable to form functional homomeric receptors. Site-directed mutagenesis confirmed that a single amino acid residue in the second membrane-spanning region (a methionine in r rho 2 in place of a threonine in r rho 1) is the predominant determinant of PTX resistance in the rat receptor. This study reveals not only the molecular mechanism underlying PTX blockade of GABA receptors but also the heteromeric nature of native receptors in the rat retina that underlie the PTX-resistant GABAC response.

A mechanism for posttranslational modifications of proteins by yeast protein farnesyltransferase.

Protein farnesyltransferase catalyzes the alkylation of cysteine in C-terminal CaaX sequences of a variety of proteins, including Ras, nuclear lamins, large G proteins, and phosphodiesterases, by farnesyl diphosphate (FPP). These modifications enhance the ability of the proteins to associate with membranes and are essential for their respective functions. The enzyme-catalyzed reaction was studied by using a series of substrate analogs for FPP to distinguish between electrophilic and nucleophilic mechanisms for prenyl transfer. FPP analogs containing hydrogen, fluoromethyl, and trifluoromethyl substituents in place of the methyl at carbon 3 were evaluated as alternative substrates for alkylation of the sulfhydryl moiety in the peptide dansyl-GCVIA. The analogs were alternative substrates for the prenylation reaction and were competitive inhibitors against FPP. A comparison of kcat for FPP and the analogs with ksolv, the rate constants for solvolysis of related p-methoxybenzenesulfonate derivatives, indicated that protein prenylation occurred by an electrophilic mechanism.

La riproduzione nei rettili: nuove prospettive e sviluppi futuri

L’allevamento in cattività dei rettili è in costante crescita negli ultimi anni e richiede conoscenze mediche sempre più specialistiche per far fronte ai numerosi problemi legati a questi animali. Il corretto approccio medico prevede una profonda conoscenza delle specie prese in esame dal momento che la maggior parte delle problematiche riproduttive di questi animali sono legate ad una non corretta gestione dei riproduttori. L’apparato riproduttore dei rettili è estremamente vario a seconda delle specie prese in considerazione. Sauri ed ofidi possiedono due organi copulatori denominati emipeni e posizionati alla base della coda caudalmente alla cloaca che vengono estroflessi alternativamente durante l’accoppiamento per veicolare lo spera all’interno della cloaca della femmina. In questi animali il segmento posteriore renale è chiamato segmento sessuale, perché contribuisce alla formazione del fluido seminale. Tale porzione, durante la stagione dell’accoppiamento, diventa più voluminosa e cambia drasticamente colore, tanto che può essere confusa con una manifestazione patologica. I cheloni al contrario possiedono un unico pene che non viene coinvolto nella minzione. In questi animali. I testicoli sono due e sono situati all’interno della cavità celomatica in posizione cranioventrale rispetto ai reni. I testicoli possono variare notevolmente sia come forma che come dimensione a seconda del periodo dell’anno. Il ciclo estrale dei rettili è regolato, come pure nei mammiferi, dagli ormoni steroidei. La variazione di questi ormoni a livello ematico è stata studiato da diversi autori con il risultato di aver dimostrato come la variazione dei dosaggi degli stessi determini l’alternanza delle varie fasi del ciclo riproduttivo. La relazione tra presenza di uova (anche placentari) ed alti livelli di progesterone suggerisce che questo ormone gioca un ruolo importante nelle riproduzione delle specie ovipare per esempio stimolando la vascolarizzazione degli ovidutti durante i tre mesi in cui si ha lo sviluppo delle uova. Il 17-beta estradiolo è stato descritto come un ormone vitellogenico grazie alla sua capacità di promuovere lo sviluppo dei follicoli e la formazione di strati protettivi dell’uovo. L’aumento del livello di estradiolo osservato esclusivamente nelle femmine in fase vitellogenica è direttamente responsabile della mobilizzazione delle riserve materne in questa fase del ciclo. Va sottolineato come il progesterone sia in effetti un antagonista dell’estradiolo, riducendo la vitellogenesi e intensificando gli scambi materno fetali a livello di ovidutto. Le prostaglandine (PG) costituiscono un gruppo di molecole di origine lipidica biologicamente attive, sintetizzate sotto varie forme chimiche. Sono noti numerosi gruppi di prostaglandine ed è risputo che pesci, anfibi, rettili e mammiferi sintetizzano una o più prostaglandine partendo da acidi grassi precursori. Queste sostanze anche nei rettili agiscono sulla mucosa dell’utero aumentandone le contrazioni e sui corpi lutei determinandone la lisi. La maturità sessuale dei rettili, dipende principalmente dalla taglia piuttosto che dall’età effettiva dell’animale. In cattività, l’alimentazione e le cure dell’allevatore, possono giocare un ruolo fondamentale nel raggiungimento della taglia necessaria all’animale per maturare sessualmente. Spesso, un animale d’allevamento raggiunge prima la maturità sessuale rispetto ai suoi simili in natura. La maggior parte dei rettili sono ovipari, ovvero depongono uova con guscio sulla sabbia o in nidi creati appositamente. La condizione di ovoviviparità è riscontrabile in alcuni rettili. Le uova, in questo caso, vengono ritenute all’interno del corpo, fino alla nascita della progenie. Questa può essere considerata una strategia evolutiva di alcuni animali, che in condizioni climatiche favorevoli effettuano l’ovo deposizione, ma se il clima non lo permette, ritengono le uova fino alla nascita della prole. Alcuni serpenti e lucertole sono vivipari, ciò significa che l’embrione si sviluppa all’interno del corpo dell’animale e che è presente una placenta. I piccoli fuoriescono dal corpo dell’animale vivi e reattivi. La partenogenesi è una modalità di riproduzione asessuata, in cui si ha lo sviluppo dell’uovo senza che sia avvenuta la fecondazione. Trenta specie di lucertole e alcuni serpenti possono riprodursi con questo metodo. Cnemidophorus uniparens, C. velox e C. teselatus alternano la partenogenesi a una riproduzione sessuata, a seconda della disponibilità del maschio. La maggior parte dei rettili non mostra alcuna cura materna per le uova o per i piccoli che vengono abbandonati al momento della nascita. Esistono tuttavia eccezioni a questa regola generale infatti alcune specie di pitoni covano le uova fino al momento della schiusa proteggendole dai predatori e garantendo la giusta temperatura e umidità. Comportamenti di guardia al nido sono poi stati documentati in numerosi rettili, sia cheloni che sauri che ofidi. Nella maggior parte delle tartarughe, la riproduzione è legata alla stagione. Condizioni favorevoli, possono essere la stagione primaverile nelle zone temperate o la stagione umida nelle aree tropicali. In cattività, per riprodurre queste condizioni, è necessario fornire, dopo un periodo di ibernazione, un aumento del fotoperiodo e della temperatura. L’ atteggiamento del maschio durante il corteggiamento è di notevole aggressività, sia nei confronti degli altri maschi, con i quali combatte copiosamente, colpendoli con la corazza e cercando di rovesciare sul dorso l’avversario, sia nei confronti della femmina. Infatti prima della copulazione, il maschio insegue la femmina, la sperona, la morde alla testa e alle zampe e infine la immobilizza contro un ostacolo. Il comportamento durante la gravidanza è facilmente riconoscibile. La femmina tende ad essere molto agitata, è aggressiva nei confronti delle altre femmine e inizia a scavare buche due settimane prima della deposizione. La femmina gravida costruisce il nido in diverse ore. Scava, con gli arti anteriori, buche nel terreno e vi depone le uova, ricoprendole di terriccio e foglie con gli arti posteriori. A volte, le tartarughe possono trattenere le uova, arrestando lo sviluppo embrionale della prole per anni quando non trovano le condizioni adatte a nidificare. Lo sperma, inoltre, può essere immagazzinato nell’ovidotto fino a sei anni, quindi la deposizione di uova fertilizzate può verificarsi senza che sia avvenuto l’accoppiamento durante quel ciclo riproduttivo. I comportamenti riproduttivi di tutte le specie di lucertole dipendono principalmente dalla variazione stagionale, correlata al cambiamento di temperatura e del fotoperiodo. Per questo, se si vuole far riprodurre questi animali in cattività, è necessario valutare per ogni specie una temperatura e un’illuminazione adeguata. Durante il periodo riproduttivo, un atteggiamento caratteristico di diverse specie di lucertole è quello di riprodurre particolari danze e movimenti ritmici della testa. In alcune specie, possiamo notare il gesto di estendere e retrarre il gozzo per mettere in evidenza la sua brillante colorazione e richiamare l’attenzione della femmina. L’aggressività dei maschi, durante la stagione dell’accoppiamento, è molto evidente, in alcuni casi però, anche le femmine tendono ad essere aggressive nei confronti delle altre femmine, specialmente durante l’ovo deposizione. La fertilizzazione è interna e durante la copulazione, gli spermatozoi sono depositati nella porzione anteriore della cloaca femminile, si spostano successivamente verso l’alto, dirigendosi nell’ovidotto, in circa 24-48 ore; qui, fertilizzano le uova che sono rilasciate nell’ovidotto dall’ovario. Negli ofidi il corteggiamento è molto importante e i comportamenti durante questa fase possono essere diversi da specie a specie. I feromoni specie specifici giocano un ruolo fondamentale nell’attrazione del partner, in particolar modo in colubridi e crotalidi. La femmina di queste specie emette una traccia odorifera, percepita e seguita dal maschio. Prima dell’accoppiamento, inoltre, il maschio si avvicina alla femmina e con la sua lingua bifida o con il mento, ne percorre tutto il corpo per captare i feromoni. Dopo tale comportamento, avviene la copulazione vera e propria con la apposizione delle cloache; gli emipeni vengono utilizzati alternativamente e volontariamente dal maschio. Durante l’ovulazione, il serpente aumenterà di volume nella sua metà posteriore e contrazioni muscolari favoriranno lo spostamento delle uova negli ovidotti. In generale, se l’animale è oviparo, avverrà una muta precedente alla ovo deposizione, che avviene prevalentemente di notte. Gli spermatozoi dei rettili sono morfologicamente simili a quelli di forme superiori di invertebrati. La fecondazione delle uova, da parte di spermatozoi immagazzinati nel tratto riproduttivo femminile, è solitamente possibile anche dopo mesi o perfino anni dall’accoppiamento. La ritenzione dei gameti maschili vitali è detta amphigonia retardata e si ritiene che questa caratteristica offra molti benefici per la sopravvivenza delle specie essendo un adattamento molto utile alle condizioni ambientali quando c’è una relativa scarsità di maschi conspecifici disponibili. Nell’allevamento dei rettili in cattività un accurato monitoraggio dei riproduttori presenta una duplice importanza. Permette di sopperire ad eventuali errori di management nel caso di mancata fertilizzazione e inoltre permette di capire quale sia il grado di sviluppo del prodotto del concepimento e quindi di stabilire quale sia il giorno previsto per la deposizione. Le moderne tecniche di monitoraggio e l’esperienza acquisita in questi ultimi anni permettono inoltre di valutare in modo preciso lo sviluppo follicolare e quindi di stabilire quale sia il periodo migliore per l’accoppiamento. Il dimorfismo sessuale nei serpenti è raro e anche quando presente è poco evidente. Solitamente nei maschi, la coda risulta essere più larga rispetto a quella della femmina in quanto nel segmento post-cloacale vi sono alloggiati gli emipeni. Il maschio inoltre, è generalmente più piccolo della femmina a parità di età. Molti cheloni sono sessualmente dimorfici sebbene i caratteri sessuali secondari siano poco apprezzabili nei soggetti giovani e diventino più evidenti dopo la pubertà. In alcune specie si deve aspettare per più di 10 anni prima che il dimorfismo sia evidente. Le tartarughe di sesso maschile tendono ad avere un pene di grosse dimensioni che può essere estroflesso in caso di situazioni particolarmente stressanti. I maschi sessualmente maturi di molte specie di tartarughe inoltre tendono ad avere una coda più lunga e più spessa rispetto alle femmine di pari dimensioni e la distanza tra il margine caudale del piastrone e l’apertura cloacale è maggiore rispetto alle femmine. Sebbene la determinazione del sesso sia spesso difficile nei soggetti giovani molti sauri adulti hanno dimorfismo sessuale evidente. Nonostante tutto comunque anche tra i sauri esistono molte specie come per esempio Tiliqua scincoides, Tiliqua intermedia, Gerrhosaurus major e Pogona vitticeps che anche in età adulta non mostrano alcun carattere sessuale secondario evidente rendendone molto difficile il riconoscimento del sesso. Per garantire un riconoscimento del sesso degli animali sono state messe a punto diverse tecniche di sessaggio che variano a seconda della specie presa in esame. L’eversione manuale degli emipeni è la più comune metodica utilizzata per il sessaggio dei giovani ofidi ed in particolare dei colubridi. I limiti di questa tecnica sono legati al fatto che può essere considerata attendibile al 100% solo nel caso di maschi riconosciuti positivi. L’eversione idrostatica degli emipeni esattamente come l’eversione manuale degli emipeni si basa sull’estroflessione di questi organi dalla base della coda, pertanto può essere utilizzata solo negli ofidi e in alcuni sauri. La procedura prevede l’iniezione di fluido sterile (preferibilmente soluzione salina isotonica) nella coda caudalmente all’eventuale posizione degli emipeni. Questa tecnica deve essere eseguita solo in casi eccezionali in quanto non è scevra da rischi. L’utilizzo di sonde cloacali è il principale metodo di sessaggio per gli ofidi adulti e per i sauri di grosse dimensioni. Per questa metodica si utilizzano sonde metalliche dello spessore adeguato al paziente e con punta smussa. Nei soggetti di genere maschile la sonda penetra agevolmente al contrario di quello che accade nelle femmine. Anche gli esami radiografici possono rendersi utili per il sessaggio di alcune specie di Varani (Varanus achanturus, V. komodoensis, V. olivaceus, V. gouldi, V. salvadorii ecc.) in quanto questi animali possiedono zone di mineralizzazione dei tessuti molli (“hemibacula”) che possono essere facilmente individuate nei maschi. Diversi studi riportano come il rapporto tra estradiolo e androgeni nel plasma o nel liquido amniotico sia un possibile metodo per identificare il genere sessuale delle tartarughe. Per effettuare il dosaggio ormonale, è necessario prelevare un campione di sangue di almeno 1 ml ad animale aspetto che rende praticamente impossibile utilizzare questo metodo di sessaggio nelle tartarughe molto piccole e nei neonati. L’ecografia, volta al ritrovamento degli emipeni, sembra essere un metodo molto preciso, per la determinazione del sesso nei serpenti. Uno studio compiuto presso il dipartimento di Scienze Medico Veterinarie dell’Università di Parma, ha dimostrato come questo metodo abbia una sensibilità, una specificità e un valore predittivo positivo e negativo pari al 100%. La radiografia con mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata possono essere utilizzate nel sessaggio dei sauri, con buoni risultati. Uno studio, compiuto dal dipartimento di Scienze Medico Veterinarie, dell’Università di Parma, ha voluto mettere a confronto diverse tecniche di sessaggio nei sauri, tra cui l’ecografia, la radiografia con e senza mezzo di contrasto e la tomografia computerizzata con e senza mezzo di contrasto. I risultati ottenuti, hanno dimostrato come l’ecografia non sia il mezzo più affidabile per il riconoscimento degli emipeni e quindi del sesso dell’animale, mentre la radiografia e la tomografia computerizza con mezzo di contrasto siano tecniche affidabili e accurate in queste specie. Un metodo valido e facilmente realizzabile per il sessaggio dei cheloni anche prepuberi è la cistoscopia. In un recente studio la cistoscopia è stata effettuata su quindici cheloni deceduti e venticinque cheloni vivi, anestetizzati. In generale, questo metodo si è dimostrato non invasivo per le tartarughe, facilmente ripetibile in diversi tipi di tartarughe e di breve durata. Tra le principali patologie riproduttive dei rettili le distocie sono sicuramente quelle che presentano una maggior frequenza. Quando si parla di distocia nei rettili, si intendono tutte quelle situazioni in cui si ha una mancata espulsione e deposizione del prodotto del concepimento entro tempi fisiologici. Questa patologia è complessa e può dipendere da diverse cause. Inoltre può sfociare in malattie sistemiche a volte molto severe. Le distocie possono essere classificate in ostruttive e non ostruttive in base alle cause. Si parla di distocia ostruttiva quando si verificano delle condizioni per cui viene impedito il corretto passaggio delle uova lungo il tratto riproduttivo (Fig.13). Le cause possono dipendere dalla madre o dalle caratteristiche delle uova. Nel caso di distocia non ostruttiva le uova rinvenute sono solitamente di dimensioni normali e la conformazione anatomica della madre è fisiologica. L’eziologia è da ricercare in difetti comportamentali, ambientali e patologici. Non esistono sintomi specifici e patognomonici di distocia. La malattia diviene evidente e conclamata solamente in presenza di complicazioni. Gli approcci terapeutici possibili sono vari a seconda della specie animale e della situazione. Fornire un’area adeguata per la nidiata: se la distocia non è ostruttiva si può cercare di incoraggiare l’animale a deporre autonomamente le uova creando un idoneo luogo di deposizione. Il trattamento medico prevede la stimolazione della deposizione delle uova ritenute mediante l’induzione con ossitocina. L’ossitocina viene somministrata alle dosi di 1/3 UI/kg per via intramuscolare. Uno studio condotto presso l’Università veterinaria di Parma ha comparato le somministrazioni di ossitocina per via intramuscolare e per via intravenosa, confrontando le tempistiche con le quali incominciano le contrazioni e avviene la completa ovodeposizione e dimostrando come per via intravenosa sia possibile somministrare dosi più basse rispetto a quelle riportate solitamente in letteratura ottenendo comunque un ottimo risultato. Nel caso in cui il trattamento farmacologico dovesse fallire o non fosse attuabile, oppure in casi di distocia ostruttiva è possibile ricorrere alla chirurgia. Per stasi follicolare si intende la incapacità di produrre sufficiente quantità di progesterone da corpi lutei perfettamente funzionanti. Come per la distocia, l’eziologia della stasi follicolare è variegata e molto ampia: le cause possono essere sia ambientali che patologiche. La diagnosi clinica viene fatta essenzialmente per esclusione. Come per la distocia, anche in questo caso l’anamnesi e la raccolta del maggior quantitativo di informazioni è fondamentale per indirizzarsi verso il riconoscimento della patologia. Per prolasso si intende la fuoriuscita di un organo attraverso un orifizio del corpo. Nei rettili, diversi organi possono prolassare attraverso la cloaca: la porzione terminale dell’apparato gastroenterico, la vescica urinaria, il pene nel maschio (cheloni) e gli ovidutti nella femmina. In sauri e ofidi gli emipeni possono prolassare dalle rispettive tasche in seguito ad eccesiva attività sessuale97. La corretta identificazione del viscere prolassato è estremamente importante e deve essere effettuata prima di decidere qualsiasi tipologia di trattamento ed intervento. Nei casi acuti e non complicati è possibile la riduzione manuale dell’organo, dopo un accurato lavaggio e attenta pulizia. Se questo non dovesse essere possibile, l’utilizzo di lubrificanti e pomate antibiotiche garantisce all’organo una protezione efficiente. Nel caso in cui non si sia potuto intervenire celermente e l’organo sia andato incontro a infezione e congestione venosa prolungata con conseguente necrosi, l’unica soluzione è l’amputazione