Use of time-resolved spectroscopy as a method to monitor carotenoids present in tomato extract obtained using ultrasound treatment

Introduction Compounds exhibiting antioxidant activity have received much interest in the food industry because of their potential health benefits. Carotenoids such as lycopene, which in the human diet mainly derives from tomatoes (Solanum lycopersicum), have attracted much attention in this aspect and the study of their extraction, processing and storage procedures is of importance. Optical techniques potentially offer advantageous non-invasive and specific methods to monitor them. Objectives To obtain both fluorescence and Raman information to ascertain if ultrasound assisted extraction from tomato pulp has a detrimental effect on lycopene. Method Use of time-resolved fluorescence spectroscopy to monitor carotenoids in a hexane extract obtained from tomato pulp with application of ultrasound treatment (583 kHz). The resultant spectra were a combination of scattering and fluorescence. Because of their different timescales, decay associated spectra could be used to separate fluorescence and Raman information. This simultaneous acquisition of two complementary techniques was coupled with a very high time-resolution fluorescence lifetime measurement of the lycopene. Results Spectroscopic data showed the presence of phytofluene and chlorophyll in addition to lycopene in the tomato extract. The time-resolved spectral measurement containing both fluorescence and Raman data, coupled with high resolution time-resolved measurements, where a lifetime of ~5 ps was attributed to lycopene, indicated lycopene appeared unaltered by ultrasound treatment. Detrimental changes were, however, observed in both chlorophyll and phytofluene contributions. Conclusion Extracted lycopene appeared unaffected by ultrasound treatment, while other constituents (chlorophyll and phytofluene) were degraded.

Características fitoquímicas e propriedades antioxidantes do grão de café verde

Entre os produtos comercializados a nível mundial, o café é um dos mais valiosos, sendo apenas superado pelo petróleo em termos de movimentações financeiras. Assim, torna-se indiscutível a importância do café na política e na economia de muitos países, pois o seu cultivo, processamento, comercialização, transporte e mercado criam milhões de empregos por todo o mundo. A composição química do café constitui um parâmetro fundamental na distinção das diferentes variedades deste produto, recorrendo-se frequentemente à análise de compostos como a cafeína, o ácido hidroxicinâmico e o ácido clorogénico, entre outros. O principal objetivo deste trabalho focou-se no estudo do perfil dos compostos bioativos presentes em grãos de café verde provenientes de Cabo Verde e das inerentes propriedades antioxidantes. Mais concretamente, procedeu-se à quantificação dos compostos bioativos com maior importância no café, como é o caso dos fenólicos e flavonoides totais, das antocianinas e dos carotenoides. A quantidade de compostos fenólicos totais encontrados na amostra dos grãos de café verde foi 4,855 mg/g. Quanto à quantidade de flavonoides totais, foi 41,2 mg/g e de antocianinas 0,465 mg/g. Relativamente aos carotenoides estudados, a clorofila a apresenta-se em quantidade igual a 1,5×10 mg/g, a clorofila b, 1,6×10 mg/g, o licopeno, 6×10 mg/g e o β-caroteno aparenta ser inexistente nesta amostra. A quantificação destes compostos bioativos comprovou a sua presença na amostra de café verde e, consequentemente, evidenciou os potenciais benefícios que este produto traz para a saúde, sendo a capacidade antioxidante o mais prevalente.

Biofuels and high value added products from the yeast Rhodosporidium toruloides NCYC 921: Strategies towards a true cost-effective and environmentally sustainable integrated multiproduct driven biorefinery [Poster]

Single-cell oils (SCO) have been considered a promising source of 3rd generation biofuels mainly in the final form of biodiesel. However, its high production costs have been a barrier towards the commercialization of this commodity. The fast growing yeast Rhodosporidium toruloides NCYC 921 has been widely reported as a potential SCO producing yeast. In addition to its well-known high lipid content (that can be converted into biodiesel), is rich in high value added products such as carotenoids with commercial interest. The process design and integration may contribute to reduce the overall cost of biofuels and carotenoid production and is a mandatory step towards their commercialization. The present work addresses the biomass disruption, extraction, fractionation and recovery of products with special emphasis on high added valued carotenoids (beta-carotene, torulene, torularhodin) and fatty acids directed to biodiesel. The chemical structure of torularhodin with a terminal carboxylic group imposes an additional extra challenge in what concern its separation from fatty acids. The proposed feedstock is fresh biomass pellet obtained directly by centrifugation from a 5L fed-batch fermentation culture broth. The use of a wet instead of lyophilised biomass feedstock is a way to decrease processing energy costs and reduce downstream processing time. These results will contribute for a detailed process design. Gathered data will be of crucial importance for a further study on Life-Cycle Assessment (LCA).

Crescimento celular e produção de carotenoides pela microalga haematococcus pluvialis

O crescimento celular da microalga Haematococcus pluvialis e a bioprodução de carotenoides são influenciados pelas diferentes condições de cultivo. Dentre os corantes naturais, a astaxantina tem importante aplicação farmacêutica, cosmética e na indústria de alimentos. Este pigmento além de colorir, possui propriedades biológicas, dentre elas a atividade antioxidante. A produção de astaxantina através do cultivo de H. pluvialis pode alcançar até 4% do peso seco da microalga. O objetivo desse trabalho foi avaliar o crescimento celular, bem como a produção de carotenoides pela microalga Haematococcus pluvialis em diferentes condições de cultivo e a atividade antioxidante dos extratos carotenogênicos. Foram utilizados os meios autotróficos Blue Green-11 (BG-11), BAR (Barbera Medium) e BBM (Bold Basal Medium) e os meios mixotróficos BBM e glicose e BBM e acetato de sódio, empregando 10 ou 20% de inóculo em pHs iniciais de 6, 7 ou 8, aeração de 0,30 L.min-1 , sob iluminância de 6 Klx, 24±1ºC durante 15 dias em fotobiorreatores de 1 L. A concentração celular foi avaliada diariamente através de leitura de absorvância a 560 nm. A ruptura celular foi realizada através de 0,05 g de células secas com 2 mL de dimetilsulfóxido e a concentração de carotenoides totais determinada a partir de leitura espectrofotométrica a 474 nm. Os meios de cultivo BG-11, BBM e glicose e BBM e acetato de sódio apresentaram, respectivamente, o maior crescimento celular e produção de carotenoides totais de 0,64, 1,18 e 0,68 g.L-1 , e 3026,66, 2623,12 e 2635,38 µg.g-1 , empregando 10% de inóculo em pH inicial de 7. Com base nesses resultados, foram selecionados esses três meios para dar continuidade ao trabalho. O meio de cultivo BBM e acetato de sódio obteve o melhor valor de concentração celular máxima, com 1,29±0,07 g.L-1 e de carotenoides totais 5653,56 µg.g-1 empregando pH inicial de 7 e concentração de inóculo de 20%. Este meio foi selecionado para a realização dos cultivos com injeção de 30 % de CO2 uma vez ao dia durante 1 hora, realizados durante 22 dias, em pH inicial de 7 e 20% de inóculo, com 30% de injeção de CO2 uma vez ao dia durante 1 hora. Nestas condições o crescimento celular alcançou o máximo de 1,13 g.L-1 (10 dias), carotenoides totais específicos de 2949,91 µg.g-1 e volumétricos de 764,79 µg.g-1 .L-1 (22 dias). A capacidade antioxidante dos extratos carotenogênicos também foi avaliada pelos métodos DPPH, FRAP e ABTS, não sendo possível quantificá-la através do DPPH e FRAP. Por outro lado, utilizando o método ABTS, em 90 minutos de reação, o poder de inibição encontrado foi de 35,70 % μg-1 . Assim, a condição que mais se destaca é a utilização do meio de cultivo BBM e acetato de sódio, com pH inicial 7, com 20% de inóculo, 0,30 L.min-1 de aeração, 6 Klx e 24±1ºC, uma vez que o crescimento celular e a bioprodução de carotenoides foi significativamente superior quando comparada às demais condições estudadas. Além disso, os carotenoides produzidos pela H. pluvialis, nesta condição, apresentaram capacidade antioxidativa.

Variação no conteúdo protéico e pigmentar em variantes cromáticas de Gracilaria domingensis nas populações naturais de Rio do Fogo-RN, BRASIL

The seaweed Gracilaria domingensis is a common species in the coast of Rio Grande do Norte. This species lives in the intertidal zone, where colour strains (red, green and brown) co-occur during the whole year. Seaweeds that live in this region are exposed to daily changes and to the rhythm of the tide. During the low tide they are exposed to dissection, hiper-or hipo-osmotic shock, high temperatures and high irradiance. The aim of this study was to analyze whether the pigment and protein content of the colour strains of G. domingensis is affected by some environmental parameters in a temporal scale. The seaweeds were collected during 10 months in the seashore of Rio do Fogo (RN). The total soluble proteins and the phycobiliprotein were extracted in phosphate buffer and the carotenoids were analyzed by a standardized method through HPLC-UV. The pigments analysis showed that phycoerithrin is the most abundant pigment in the three strains. This pigment was strongly correlated with nitrogen and the photosynthetically active radiation. Chlorophyll presented higher concentrations than carotenoids during the whole, but the ratio carotenoid/chlorophyll-a was modified by incident radiation. The most abundant carotenoid was ß-carotene and zeaxanthin, which had higher concentrations in the higher radiation months. The concentration increase of zeaxanthin in this period indicated a photoprotective response of the seaweed. The three strains presented a pigment profile that indicates different radiation tolerance profile. Our results pointed that the green strain is better adapted to high irradiance levels than the red and brown strains

Estudo das propriedades físico-químicas e avaliação de compostos bioativos em 'Physalis peruviana L.'

O rápido crescimento da procura e na produção de Physalis está associado às suas características nutracêuticas e medicinais, por estarem associadas ao bemestar e à saúde. O reconhecimento e o conceito da qualidade dos frutos é cada vezmais importante, abrangendo a aparência do produto, o aroma, a textura e o valor nutricional. Com a realização deste trabalho pretendeu-se avaliar as propriedades físicoquímicas das bagas de physalis, bem como os conteúdos em compostos bioativos com potenciais benefícios para a saúde humana. Neste trabalho foi avaliada uma variedade de physalis (Physalis peruviana L.), sendo os frutos provenientes de uma exploração localizada na região Norte-Centro de Portugal. Foram realizadas análises físicas às 'physalis' frescas, tendo sido determinados o calibre, a cor e a textura. Na análise química, realizaram-se as determinações, da humidade, da fibra bruta, dos açúcares totais e redutores, da acidez total titulável, do teor de sólidos solúveis totais, do ácido ascórbico, dos carotenóides, dos compostos fenólicos totais, dos orto-difenóis e dos flavonóides. Foi ainda determinada a atividade antioxidante pelos métodos ABTS e DPPH e os extratos submetidos a condições simulantes do trato digestivo. As physalis em estudo apresentaram, em média um diâmetro de 1,69 cm e uma massa de 2,77 g. Relativamente à cor, as bagas apresentaram-se claras, (L*=65,72), e com uma tendência para a cor vermelha (a*=16,69), e uma forte intensidade amarela (b*=58,11). No que diz respeito à textura, a firmeza foi de 2,40 N e a elasticidade foi de 2,94 mm. Quanto à caracterização química foram encontrados os seguintes resultados: 83,02% de água, 4,61% de fibra, 8,79% de açúcares totais, 1,25% de acidez total, expressa em ácido cítrico. A amostra continha ainda 5,95 μg/g de carotenoides 26,7 mg de ácido ascórbico por 100 g. Os valores de fenóis totais (42,74 e 59,95 mg EAG/100 g) e de atividade antioxidante determinada pelo método DPPH (7,73 e 9,61 μmol TE/g), e pelo método ABTS (12,28 e 13,71 μmol TE/g) variam de acordo com as condições de extração. Verificou-se ainda uma correlação forte entre os dois métodos. No que diz respeito às condições in vitro de simulação das condições do trato digestivo, verificou-se um decréscimo ao longo do trato digestivo tanto no teor em compostos fenólicos bem como na atividade antioxidante. Em termos globais houve uma retenção de 43% dos compostos fenólicos totais e 26% da atividade antioxidante.

Ruptura celular, extração e encapsulamento de Astaxantina de Haematococcus pluvialis (Volvocales, Chlorophyta)

O interesse na produção de astaxantina de fontes naturais vem aumentando significativamente, devido principalmente à sua capacidade como potente agente antioxidante. Na obtenção da astaxantina por via biotecnológica, a microalga Haematococcus pluvialis é um dos micro-organismos industrialmente mais interessantes. Entretanto, como a maioria dos carotenoides, a astaxantina é uma molécula altamente insaturada que pode ser facilmente degradada por processos térmicos. Em função desta instabilidade, uma possibilidade que se abre, a fim de proteger sua atividade biológica de fatores ambientais e reforçar a sua estabilidade física, é o encapsulamento. Neste sentido, este trabalho vem contribuir em inovações relacionadas ao desenvolvimento de tecnologia para ruptura celular, extração e nanoencapsulamento de astaxantina produzida por via biotecnológica, mais especificamente de astaxantina obtida através do cultivo de H. pluvialis. Neste estudo, os cultivos foram realizados em meio BBM e acetato de sódio e conduzidos a temperatura constante de 25±1 ºC em fotobiorreatores de 1 L com aeração por borbulhamento de ar de 300 mL.min-1 , agitação manual diária e sob iluminância constante de 444 µmol fótons.m-2 s -1 durante 15 dias, sendo inoculados com suspensão de microalgas previamente preparada, na proporção de 10%, e pH ajustado em 7,0. A biomassa foi recuperada dos cultivos por centrifugação e seca a 35 °C por 48 h. Em seguida, foram empregadas diferentes técnicas de ruptura celular (química, mecânica e enzimática). Após a ruptura, foi realizada a extração dos carotenoides e a quantificação dos carotenoides totais (µg.g-1 ) e da extratibilidade (%). Entre os solventes testados no método de ruptura química, o diclorometano foi o selecionado para a extração dos pigmentos carotenoides. Dentre as técnicas mecânicas de ruptura celular, a maceração da biomassa congelada com terra diatomácea resultou na maior extratibilidade e carotenoides totais (66,01% e 972,35 μg.g-1 ). A melhor condição de lise da parede celular de H. pluvialis, utilizando o preparado enzimático Glucanex® , ocorreu em pH do meio reacional de 4,5 a 55 ºC, com atividade inicial de β-1,3-glucanase de 0,6 U.mL-1 e um tempo de reação de 30 min, alcançando-se 17,73% de atividade lítica relativa. Nestas condições, com a reação enzimática assistida por ultrassom sem congelamento prévio da biomassa, atingiu-se 83,90% e 1235,89 µg.g -1 , respectivamente, para extratibilidade e carotenoides totais. Dentre as técnicas combinadas testadas, a maceração com terra diatomácea associada à lise enzimática apresentou valores de extratibilidade e carotenoides totais de, respectivamente, 93,83% e 1382,12 µg.g-1 . No encapsulamento do extrato contendo astaxantina obtido por lise enzimática associada por ultrassom, envolvendo a coprecipitação com PHBV (poli(3-hidroxibutirato-cohidroxivalerato)) em fluidos supercríticos, o aumento da pressão tendeu a reduzir o diâmetro da partícula formada, enquanto que o aumento da relação biomassa contendo astaxantina:diclorometano usada na etapa de extração incrementou o percentual de encapsulamento e a eficiência de encapsulamento para ambas pressões testadas (80 e 100 bar). Os maiores valores de percentual de encapsulamento (17,06%) e eficiência de encapsulamento (51,21%) foram obtidos nas condições de 80 bar e relação biomassa:diclorometano de 10 mg.mL -1 . Nestas condições, o diâmetro médio de partícula foi de 0,228 µm. Com base nos resultados obtidos, técnicas para a obtenção de astaxantina de H. pluvialis e seu encapsulamento foram desenvolvidas com sucesso, podendo ser extendidas a outros produtos intracelulares de microalgas.

Transcription of alternative oxidase (AOX) and plastid terminal oxidase (PTOX) during stress-regulated root tissue growth in Daucus carota L. - An approach to identify functional marker candidates for breeding on carrot yield stability

A presente tese explora a hipótese de utilização dos genes da oxidase alternativa (AOX) e da oxidase terminal da plastoquinona (PTOX) como genes-alvo para o desenvolvimento de marcadores funcionais (MF) para avaliar a performance do crescimento em cenoura, fator determinante da produtividade. Para avaliar se os referidos genes estão associados com o crescimento da cenoura procedeu—se ao seu isolamento e posterior análise dos seus perfis de transcrição em diversos sistemas biológicos. O sistema in vitro selecionado, denominado sistema de culturas primárias, permitiu avaliar alterações na quantidade de transcritos desses genes durante os processos de reprogramação celular e crescimento. Ao nível da planta foi também estudado o efeito do frio na expressão precoce dos genes AOX. Ambos os genes DcAOX1 e DcAOX2a revelaram uma resposta rápida e um padrão semelhante apos stresse (inoculação in vitro e resposta ao frio). Foi igualmente verificado um incremento na expressão do gene DcPTOX durante a fase inicial do processo de reprogramação celular. Estudos de expressão dos genes AOX durante o desenvolvimento da raiz da cenoura revelaram que o gene DcAOX2a será potencialmente o gene mais envolvido neste processo. De modo a avaliar a hipótese de envolvimento do gene DcPTOX no crescimento da raíz procederam—se a estudos de expressão ao nível do tecido meristemático. Todavia, para um mais completo entendimento da ligação entre DcPTOX e o crescimento secundário e/ou acumulação de carotenos, a expressão do gene DcPTOX foi também avaliada em raízes de cenoura durante o desenvolvimento, utilizando cultivares caracterizadas por distintos conteúdos de carotenos. Os resultados obtidos demonstraram a associação do gene DcPTOX a ambos os processos. O envolvimento da PTOX no crescimento adaptativo da raiz foi analisado com um ensaio que permitiu identificar, no tecido meristemático, uma resposta precoce do gene DcPTOX face a uma diminuição da temperatura. Adicionalmente, foi efetuada a seleção de genes de referência para uma analise precisa da expressão génica por RT-qPCR em diversos sistemas biológicos de cenoura, e a importância do seu estudo ao nível do sistema biológico foi realçada. Os resultados desta tese são encorajadores para prosseguir os estudos de utilização dos genes AOX e PTOX como MF no melhoramento da performance do crescimento adaptativo em cenoura, fator determinante para a produtividade; ABSTRACT: This thesis explores the hypothesis of using the alternative oxidase (AOX) and theplastid terminal oxidase (PTOX) as target genes for functional marker (FM) development for yield-determining growth performance in carrot. To understand if these genes are associated to growth, different AOX gene family members and the single PTOX gene were isolated, and their expression patterns evaluated in diverse carrot plant systems. An in-vitro primary culture system was selected to study AOX and PTOX transcript changes during cell reprogramming and growth performance. At plant level, a putative early response of AOX to chilling was also evaluated. In fact, both DcAOXl and DcAOXZa were early responsive and showed similar patterns under stress conditions (in vitro inoculation and chilling). A role for DcPTOX during earliest events of cell reprogramming was also suggested. Next, the expression profiles of AOX gene family members during carrot tap root development were investigated. DcAOXZa was identified as the most responsive gene to root development. In order to evaluate if DcPTOX is associated with carrot tap root growth performance, DcPTOX transcript levels were measured in the central root meristem. To further understand whether DcPTOX is associated with secondary growth and/or carotenoids accumulation, DcPTOX expression was also studied in deveIOping carrot tap roots in cultivars with different carotenoids contents. The results indicated that DcPTOX associates to both carotenoid biosynthesis and secondary growth during storage root development. To obtain further insights into the involvement of PTOX on adaptive growth, the early effects of temperature decrease were explored in the root meristem, where a short—term early response in DcPTOX was found, probably associated with adaptive growth. Furthermore, a selection of the most suitable reference genes for accurate RT—qPCR analysis in several carrot experimental systems was performed and discussed. The present research provides the necessary toolbox for continuing studies in carrot AOX and PTOX genes as promising resources for FM candidates in order to assist breeding on yield—determining adaptive growth performance.

Simultaneous determination of carotenoids and tocochromanols from palm hybrid oil by hplc with photodiode array and fluorescence detectors.

2016

Morphogenesis of the Arabidopsis Shoot Apical Meristem

Phyllotaxis patterns in plants, or the arrangement of leaves and flowers radially around the shoot, have fascinated both biologists and mathematicians for centuries. The current model of this process involves the lateral transport of the hormone auxin through the first layer of cells in the shoot apical meristem via the auxin efflux carrier protein PIN1. Locations around the meristem with high auxin concentration are sites of organ formation and differentiation. Many of the molecular players in this process are well known and characterized. Computer models composed of all these components are able to produce many of the observed phyllotaxis patterns. To understand which parts of this model have a large effect on the phenotype I automated parameter testing and tried many different parameter combinations. Results of this showed that cell size and meristem size should have the largest effect on phyllotaxis. This lead to three questions: (1) How is cell geometry regulated? (2) Does cell size affect auxin distribution? (3) Does meristem size affect phyllotaxis? To answer the first question I tracked cell divisions in live meristems and quantified the geometry of the cells and the division planes using advanced image processing techniques. The results show that cell shape is maintained by minimizing the length of the new wall and by minimizing the difference in area of the daughter cells. To answer the second question I observed auxin patterning in the meristem, shoot, leaves, and roots of Arabidopsis mutants with larger and smaller cell sizes. In the meristem and shoot, cell size plays an important role in determining the distribution of auxin. Observations of auxin in the root and leaves are less definitive. To answer the third question I measured meristem sizes and phyllotaxis patterns in mutants with altered meristem sizes. These results show that there is no correlation between meristem size and average divergence angle. But in an extreme case, making the meristem very small does lead to a switch on observed phyllotaxis in accordance with the model.

Variação no conteúdo protéico e pigmentar em variantes cromáticas de Gracilaria domingensis nas populações naturais de Rio do Fogo-RN, BRASIL

The seaweed Gracilaria domingensis is a common species in the coast of Rio Grande do Norte. This species lives in the intertidal zone, where colour strains (red, green and brown) co-occur during the whole year. Seaweeds that live in this region are exposed to daily changes and to the rhythm of the tide. During the low tide they are exposed to dissection, hiper-or hipo-osmotic shock, high temperatures and high irradiance. The aim of this study was to analyze whether the pigment and protein content of the colour strains of G. domingensis is affected by some environmental parameters in a temporal scale. The seaweeds were collected during 10 months in the seashore of Rio do Fogo (RN). The total soluble proteins and the phycobiliprotein were extracted in phosphate buffer and the carotenoids were analyzed by a standardized method through HPLC-UV. The pigments analysis showed that phycoerithrin is the most abundant pigment in the three strains. This pigment was strongly correlated with nitrogen and the photosynthetically active radiation. Chlorophyll presented higher concentrations than carotenoids during the whole, but the ratio carotenoid/chlorophyll-a was modified by incident radiation. The most abundant carotenoid was ß-carotene and zeaxanthin, which had higher concentrations in the higher radiation months. The concentration increase of zeaxanthin in this period indicated a photoprotective response of the seaweed. The three strains presented a pigment profile that indicates different radiation tolerance profile. Our results pointed that the green strain is better adapted to high irradiance levels than the red and brown strains

Tomato Lycopene: Functional Proprieties and Health

The growing concerns for physical wellbeing and health have been reflected in the way we choose food in our table. Nowadays, we are all more informed consumers and choose healthier foods. On the other hand, stroke, cancer and atherosclerosis may be somehow minimized by the intake of some bioactive compounds present in food, the so-called nutraceuticals and functional foods. The aim of this work was to make a revision of the published studies about the effects of some bioactive compounds, namely lycopene in human health, in the prevention of diseases, thus playing the role of a functional food. Free radical in human body can induce cell damage and consequently can be responsible for the development of some cancers and chronic diseases. Lycopene is one of the most powerful antioxidants known, being the predominant carotenoid in tomato. The respective chemistry, bioavailability, and its functional role in the prevention of several diseases will be object of this work. On the other hand, the inclusion of lycopene in some foods can also be made by biotechnology and represents a way to recover the wastes in the tomato industry with nutritional positive effects in health.

Archaea appear to dominate the microbiome of Inflatella pellicula deep sea sponges

Microbes associated with marine sponges play significant roles in host physiology. Remarkable levels of microbial diversity have been observed in sponges worldwide through both culture-dependent and culture-independent studies. Most studies have focused on the structure of the bacterial communities in sponges and have involved sponges sampled from shallow waters. Here, we used pyrosequencing of 16S rRNA genes to compare the bacterial and archaeal communities associated with two individuals of the marine sponge Inflatella pellicula from the deep-sea, sampled from a depth of 2,900 m, a depth which far exceeds any previous sequence-based report of sponge-associated microbial communities. Sponge-microbial communities were also compared to the microbial community in the surrounding seawater. Sponge-associated microbial communities were dominated by archaeal sequencing reads with a single archaeal OTU, comprising similar to ∼60% and similar to ∼72% of sequences, being observed from Inflatella pellicula. Archaeal sequencing reads were less abundant in seawater (similar to ∼11% of sequences). Sponge-associated microbial communities were less diverse and less even than any other sponge-microbial community investigated to date with just 210 and 273 OTUs (97% sequence identity) identified in sponges, with 4 and 6 dominant OTUs comprising similar to ∼88% and similar to ∼89% of sequences, respectively. Members of the candidate phyla, SAR406, NC10 and ZB3 are reported here from sponges for the first time, increasing the number of bacterial phyla or candidate divisions associated with sponges to 43. A minor cohort from both sponge samples (similar to ∼0.2% and similar to ∼0.3% of sequences) were not classified to phylum level. A single OTU, common to both sponge individuals, dominates these unclassified reads and shares sequence homology with a sponge associated clone which itself has no known close relative and may represent a novel taxon.

tRNA anticodon loop modifications ensure protein homeostasis and cell morphogenesis in yeast

Using budding yeast, we investigated a negative interaction network among genes for tRNA modifications previously implicated in anticodon-codon interaction: 5-methoxy-carbonyl-methyl-2-thio-uridine (mcm5s2U34: ELP3, URM1), pseudouridine (Ψ38/39: DEG1) and cyclic N6-threonyl-carbamoyl-adenosine (ct6A37: TCD1). In line with functional cross talk between these modifications, we find that combined removal of either ct6A37 or Ψ38/39 and mcm5U34 or s2U34 results in morphologically altered cells with synthetic growth defects. Phenotypic suppression by tRNA overexpression suggests that these defects are caused by malfunction of tRNALysUUU or tRNAGlnUUG, respectively. Indeed, mRNA translation and synthesis of the Gln-rich prion Rnq1 are severely impaired in the absence of Ψ38/39 and mcm5U34 or s2U34, and this defect can be rescued by overexpression of tRNAGlnUUG. Surprisingly, we find that combined modification defects in the anticodon loops of different tRNAs induce similar cell polarity- and nuclear segregation defects that are accompanied by increased aggregation of cellular proteins. Since conditional expression of an artificial aggregation-prone protein triggered similar cytological aberrancies, protein aggregation is likely responsible for loss of morphogenesis and cytokinesis control in mutants with inappropriate tRNA anticodon loop modifications.