Community structure of sulfate reducing bacteria in the sediment of the arctic Smeerenburgfjorden

The community structure of sulfate-reducing bacteria (SRB) of a marine Arctic sediment (Smeerenburgfjorden, Svalbard) was characterized by both fluorescence in situ hybridization (FISH) by using group- and genus-specific 16S rRNA-targeted oligonucleotide probes. Samples stored in PBS-ethanol were diluted and treated by mild sonication. A 10-ml aliquot of a 1:40 dilution was filtered onto a 0.2-mm-pore-size type GTTP polycarbonate filter (Millipore, Eschborn, Germany). Hybridization and microscopic counting of hybridized and 49,69-diamidino-2-phenylindole (DAPI)-stained cells were performed as described previously from Snaidr et al. (1997, http://aem.asm.org/content/63/7/2884.full.pdf). Details of probes and formamide concentrations which were used are listed in futher details.. Means were calculated by using 10 to 20 randomly chosen fields for each filter section, which corresponded to 800 to 1,000 DAPI-stained cells. Counting results were always corrected by subtracting signals observed with probe NON338. The SRB community was dominated by members of the Desulfosarcina-Desulfococcus group. This group accounted for up to 73% of the SRB detected. The predominance was shown to be a common feature for different stations along the coast of Svalbard. In a top-to-bottom approach we aimed to further resolve the composition of this large group of SRB by using probes for cultivated genera. While this approach failed, directed cloning of probe-targeted genes encoding 16S rRNA was successful and resulted in sequences which were all affiliated with the Desulfosarcina-Desulfococcus group. A group of clone sequences (group SVAL1) most closely related to Desulfosarcina variabilis (91.2% sequence similarity) was dominant and was shown to be most abundant in situ, accounting for up to 54.8% of the total SRB detected.

(Table T1) Dissolved sulfide concentration and d34S of dissolved sulfate and sulfide in pore waters of ODP Leg 204

We report dissolved sulfide sulfur concentrations and the sulfur isotopic composition of dissolved sulfate and sulfide in pore waters from sediments collected during Ocean Drilling Program Leg 204. Porewater sulfate is depleted rapidly as the depth to the sulfate/methane interface (SMI) occurs between 4.5 and 11 meters below seafloor at flank and basin locations. Dissolved sulfide concentration reaches values as high as 11.3 mM in Hole 1251E. Otherwise, peak sulfide concentrations lie between 3.2 and 6.1 mM and occur immediately above the SMI. The sulfur isotopic composition of interstitial sulfate generally becomes enriched in 34S with increasing sediment depth. Peak d34S-SO4 values occur just above the SMI and reach up to 53.1 per mil Vienna Canyon Diablo Troilite (VCDT) in Hole 1247B. d34S-Sigma HS values generally parallel the trend of d34S-SO4 values but are more depleted in 34S relative to sulfate, with values from -12.7 per mil to 19.3 per mil VCDT. Curvilinear sulfate profiles and carbon isotopic composition of total dissolved carbon dioxide at flank and basin sites strongly suggest that sulfate depletion is controlled by oxidation of sedimentary organic matter, despite the presence of methane gas hydrates in underlying sediments. Preliminary data from sulfur species are consistent with this interpretation for Leg 204 sediments at sites not located on or near the crest of Hydrate Ridge.

Sulfate Resistance of Alkali Activated Pozzolans

The consequence of sulfate attack on geopolymer concrete, made from an alkali activated natural pozzolan (AANP) has been studied in this paper. Changes in the compressive strength, expansion and capillary water absorption of specimens have been investigated combined with phases determination by means of X-ray diffraction. At the end of present investigation which was to evaluate the performance of natural alumina silica based geopolymer concrete in sodium and magnesium sulfate solution, the loss of compressive strength and percentage of expansion of AANP concrete was recorded up to 19.4% and 0.074, respectively.

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Real-time PCR quantification and diversity analysis of the functional genes aprA and dsrA of sulfate-reducing prokaryotes in marine sediments of the Peru continental margin and the Black Sea

Sulfate-reducing prokaryotes (SRP) are ubiquitous and quantitatively important members in many ecosystems, especially in marine sediments. However their abundance and diversity in subsurface marine sediments is poorly understood. In this study, the abundance and diversity of the functional genes for the enzymes adenosine 5'-phosphosulfate reductase (aprA) and dissimilatory sulfite reductase (dsrA) of SRP in marine sediments of the Peru continental margin and the Black Sea were analyzed, including samples from the deep biosphere (ODP site 1227). For aprA quantification a Q-PCR assay was designed and evaluated. Depth profiles of the aprA and dsrA copy numbers were almost equal for all sites. Gene copy numbers decreased concomitantly with depth from around 10(8)/g sediment close to the sediment surface to less than 10(5)/g sediment at 5 mbsf. The 16S rRNA gene copy numbers of total bacteria were much higher than those of the functional genes at all sediment depths and used to calculate the proportion of SRP to the total Bacteria. The aprA and dsrA copy numbers comprised in average 0.5-1% of the 16S rRNA gene copy numbers of total bacteria in the sediments up to a depth of ca. 40 mbsf. In the zone without detectable sulfate in the pore water from about 40-121 mbsf (Peru margin ODP site 1227), only dsrA (but not aprA) was detected with copy numbers of less than 10(4)/g sediment, comprising ca. 14% of the 16S rRNA gene copy numbers of total bacteria. In this zone, sulfate might be provided for SRP by anaerobic sulfide oxidation. Clone libraries of aprA showed that all isolated sequences originate from SRP showing a close relationship to aprA of characterized species or form a new cluster with only distant relation to aprA of isolated SRP. For dsrA a high diversity was detected, even up to 121 m sediment depth in the deep biosphere.

New insights into the transport processes controlling the sulfate-methane-transition-zone near methane vents

Over the past years, several studies have raised concerns about the possible interactions between methane hydrate decomposition and external change. To carry out such an investigation, it is essential to characterize the baseline dynamics of gas hydrate systems related to natural geological and sedimentary processes. This is usually treated through the analysis of sulfate-reduction coupled to anaerobic oxidation of methane (AOM). Here, we model sulfate reduction coupled with AOM as a two-dimensional (2D) problem including, advective and diffusive transport. This is applied to a case study from a deep-water site off Nigeria’s coast where lateral methane advection through turbidite layers was suspected. We show by analyzing the acquired data in combination with computational modeling that a two-dimensional approach is able to accurately describe the recent past dynamics of such a complex natural system. Our results show that the sulfate-methane-transition-zone (SMTZ) is not a vertical barrier for dissolved sulfate and methane. We also show that such a modeling is able to assess short timescale variations in the order of decades to centuries.

Rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293

La possibilité de programmer une cellule dans le but de produire une protéine d’intérêt est apparue au début des années 1970 avec l’essor du génie génétique. Environ dix années plus tard, l’insuline issue de la plateforme de production microbienne Escherichia coli, fut la première protéine recombinante (r-protéine) humaine commercialisée. Les défis associés à la production de r-protéines plus complexes et glycosylées ont amené l’industrie biopharmaceutique à développer des systèmes d’expression en cellules de mammifères. Ces derniers permettent d’obtenir des protéines humaines correctement repliées et de ce fait, biologiquement actives. Afin de transférer le gène d’intérêt dans les cellules de mammifères, le polyéthylènimine (PEI) est certainement un des vecteurs synthétiques le plus utilisé en raison de son efficacité, mais aussi sa simplicité d’élaboration, son faible coût et sa stabilité en solution qui facilite son utilisation. Il est donc largement employé dans le contexte de la production de r-protéines à grande échelle et fait l’objet d’intenses recherches dans le domaine de la thérapie génique non virale. Le PEI est capable de condenser efficacement l’ADN plasmidique (vecteur d’expression contenant le gène d’intérêt) pour former des complexes de petites tailles appelés polyplexes. Ces derniers doivent contourner plusieurs étapes limitantes afin de délivrer le gène d’intérêt au noyau de la cellule hôte. Dans les conditions optimales du transfert de gène par le PEI, les polyplexes arborent une charge positive nette interagissant de manière électrostatique avec les protéoglycanes à héparane sulfate (HSPG) qui décorent la surface cellulaire. On observe deux familles d’HSPG exprimés en abondance à la surface des cellules de mammifères : les syndécanes (4 membres, SDC1-4) et les glypicanes (6 membres, GPC1-6). Si l’implication des HSPG dans l’attachement cellulaire des polyplexes est aujourd’hui largement acceptée, leur rôle individuel vis-à-vis de cet attachement et des étapes subséquentes du transfert de gène reste à confirmer. Après avoir optimisées les conditions de transfection des cellules de mammifères CHO et HEK293 dans le but de produire des r-protéines secrétées, nous avons entrepris des cinétiques de capture, d’internalisation des polyplexes et aussi d’expression du transgène afin de mieux comprendre le processus de transfert de gène. Nous avons pu observer des différences au niveau de ces paramètres de transfection dépendamment du système d’expression et des caractéristiques structurelles du PEI utilisé. Ces résultats présentés sous forme d’articles scientifiques constituent une base solide de l’enchaînement dans le temps des évènements essentiels à une transfection efficace des cellules CHO et HEK293 par le PEI. Chaque type cellulaire possède un profil d’expression des HSPG qui lui est propre, ces derniers étant plus ou moins permissifs au transfert de gène. En effet, une étude menée dans notre laboratoire montre que les SDC1 et SDC2 ont des rôles opposés vis-à-vis du transfert de gène. Alors que tous deux sont capables de lier les polyplexes, l’expression de SDC1 permet leur internalisation contrairement à l’expression de SDC2 qui l’inhibe. De plus, lorsque le SDC1 est exprimé à la surface des cellules HEK293, l’efficacité de transfection est augmentée de douze pourcents. En utilisant la capacité de SDC1 à induire l’internalisation des polyplexes, nous avons étudié le trafic intracellulaire des complexes SDC1 / polyplexes dans les cellules HEK293. De plus, nos observations suggèrent une nouvelle voie par laquelle les polyplexes pourraient atteindre efficacement le noyau cellulaire. Dans le contexte du transfert de gène, les HSPG sont essentiellement étudiés dans leur globalité. S’il est vrai que le rôle des syndécanes dans ce contexte est le sujet de quelques études, celui des glypicanes est inexploré. Grâce à une série de traitements chimiques et enzymatiques visant une approche « perte de fonction », l’importance de la sulfatation comme modification post-traductionnelle, l’effet des chaînes d’héparanes sulfates mais aussi des glypicanes sur l’attachement, l’internalisation des polyplexes, et l’expression du transgène ont été étudiés dans les cellules CHO et HEK293. L’ensemble de nos observations indique clairement que le rôle des HSPG dans le transfert de gène devrait être investigué individuellement plutôt que collectivement. En effet, le rôle spécifique de chaque membre des HSPG sur la capture des polyplexes et leur permissivité à l’expression génique demeure encore inconnu. En exprimant de manière transitoire chaque membre des syndécanes et glypicanes à la surface des cellules CHO, nous avons déterminé leur effet inhibiteur ou activateur sur la capture des polyplexes sans pouvoir conclure quant à l’effet de cette surexpression sur l’efficacité de transfection. Par contre, lorsqu’ils sont présents dans le milieu de culture, le domaine extracellulaire des HSPG réduit l’efficacité de transfection des cellules CHO sans induire la dissociation des polyplexes. Curieusement, lorsque chaque HSPG est exprimé de manière stable dans les cellules CHO, seulement une légère modulation de l’expression du transgène a pu être observée. Ces travaux ont contribué à la compréhension des mécanismes d'action du vecteur polycationique polyéthylènimine et à préciser le rôle des protéoglycanes à héparane sulfate dans le transfert de gène des cellules CHO et HEK293.

Partial molar volumes of l-serine and l-threonine in aqueous ammonium sulfate solutions at (278.15, 288.15, 298.15, and 308.15) K

In this study, the partial molar volumes of L-serine and L-threonine in aqueous solutions of ammonium sulfate at (0.0, 0.1, 0.3, 0.7, and 1.0) mol.kg(-1) are reported between 278.15 and 308.15 K. Transfer volumes and hydration numbers were obtained, which are larger in L-serine than in L-threonine. Dehydration of the amino acids is observed, rising with the temperature and salt molality. The data suggest that interactions between ions and charged/hydrophilic groups are predominant, and by applying the McMillan and Mayer formalism, it was concluded that they are mainly pair wise. The combination of the data presented in this study with solubility and molecular dynamics data suggests a stronger interaction of the ammonium cation with the zwitterionic centers of the amino acids when compared to the interactions of those centers with the sulfate anion.

Partial molar volumes of glycine and dl-alanine in aqueous ammonium sulfate solutions at 278.15, 288.15, 298.15 and 308.15 K

In this work, the partial molar volumes of glycine and DL-alanine in aqueous solutions of ammonium sulfate at 0.0, 0.1, 0.3, 0.7, and 1.0 mol.kg(-1) are determined between 278.15 and 308.15 K. Transfer volumes were obtained, which are larger for glycine than DL-alanine. On the contrary, the hydration numbers are higher for DL-alanine than glycine, and dehydration of the amino acids is observed with increasing temperature or salt molality. The data suggest that interactions between ion and charged/hydrophilic groups are predominant and, by applying the methodology proposed by Friedman and Krishnan, it was concluded that they are mainly pairwise. A group-contribution scheme has been successfully applied to the pairwise volumetric interaction coefficient. Finally, the dehydration effect on glycine, alanine and serine in the presence of different electrolytes has been rationalized in terms of the charge density and a parameter accounting for the cation's hydration.

Water activity in aqueous amino acid solutions containing ammonium sulfate at 298.2 K

Water activity in aqueous solutions of DL-alanine, glycine, or L-serine, with ammonium sulfate, molality ranging from 0.5 to 5.0, have been measured at 298.2 K. The new experimental data was correlated using three different theoretical schemes such as Zdanovskii-Stokes-Robinson, its extension, or the Clegg-Seinfeld-Brimblecombe approach, with global average absolute deviations in the calculation of the osmotic coefficient of 3.46 %, 0.93 % and 1.95 %, respectively. The extended Zdanovskii-Stokes-Robinson method also enabled the prediction of unsymmetric molal activity coefficients of the electrolyte, in fair agreement with the experimental values found from literature measured by an electrochemical method. It is evidenced the usefulness of the experimental ternary data measured to extend the capabilities of thermodynamic models to higher salt and amino acid concentrations.

Oral Zinc Sulfate as Adjuvant Treatment in Children With Nephrolithiasis: a Randomized, Double-Blind, Placebo-Controlled Clinical Trial

Background: Nephrolithiasis in children is associated with a high rate of complications and recurrence. Objectives:Since some evidences reported that zinc has an important place amongst inhibitors of crystallization and crystal growth, we decided to assess the effectiveness of oral zinc sulfate as adjuvant treatment in children with nephrolithiasis. Patients and Methods: This was a randomized, double-blind, placebo-controlled clinical trial. 102 children in the age range 1 month to 11 years with first nephrolithiasis were recruited. Patients were randomly divided into two equal groups (intervention and control groups). Intervention group received conservative measures for stones and 1 mg/kg/day (maximum 20 mg/day) oral zinc sulfate syrup for 3 months. Control group received placebo in addition to conservative measures, also for 3 months. Patients were followed up by ultrasonography for 9 months, in 5 steps (at the end of 1st, 2nd, 3rd, 6th and 9th month after treatment) assessing size and number of stones in the kidneys. Results: Only at the end of the first month, the average number (intervention: 1.15 ± 3.78, control: 1.3 ± 2.84) (P = 0.001) and size (cm) (intervention: 0.51 ± 1.76, control: 0.62 ± 1.39) (P = 0.001) of stones was significantly lower in the intervention group, and in other points there was no significant therapeutic efficacy in oral zinc adjuvant treatment compared to conservative treatment alone. Also, during the 9-month follow-up, the number and size of stones in both groups decreased significantly (both: P < 0.0001) in a way that the decrease in the intervention group showed no difference with the control group. Conclusions: Adjuvant treatment with zinc is not more effective than consecutive treatment in children with nephrolithiasis. However, further studies are recommended due to the lack of clinical evidence in this field.