Helicase binding to DnaI exposes a cryptic DNA-binding site during helicase loading in Bacillus subtilis

The Bacillus subtilis DnaI, DnaB and DnaD proteins load the replicative ring helicase DnaC onto DNA during priming of DNA replication. Here we show that DnaI consists of a C-terminal domain (Cd) with ATPase and DNA-binding activities and an N-terminal domain (Nd) that interacts with the replicative ring helicase. A Zn2+-binding module mediates the interaction with the helicase and C67, C70 and H84 are involved in the coordination of the Zn2+. DnaI binds ATP and exhibits ATPase activity that is not stimulated by ssDNA, because the DNA-binding site on Cd is masked by Nd. The ATPase activity resides on the Cd domain and when detached from the Nd domain, it becomes sensitive to stimulation by ssDNA because its cryptic DNA-binding site is exposed. Therefore, Nd acts as a molecular 'switch' regulating access to the ssDNA binding site on Cd, in response to binding of the helicase. DnaI is sufficient to load the replicative helicase from a complex with six DnaI molecules, so there is no requirement for a dual helicase loader system.

The Bacillus subtilis primosomal protein DnaD untwists supercoiled DNA

The essential Bacillus subtilis DnaD and DnaB proteins have been implicated in the initiation of DNA replication. Recently, DNA remodeling activities associated with both proteins were discovered that could provide a link between global or local nucleoid remodeling and initiation of replication. DnaD forms scaffolds and opens up supercoiled plasmids without nicking to form open circular complexes, while DnaB acts as a lateral compaction protein. Here we show that DnaD-mediated opening of supercoiled plasmids is accompanied by significant untwisting of DNA. The net result is the conversion of writhe (Wr) into negative twist (Tw), thus maintaining the linking number (Lk) constant. These changes in supercoiling will reduce the considerable energy required to open up closed circular plectonemic DNA and may be significant in the priming of DNA replication. By comparison, DnaB does not affect significantly the supercoiling of plasmids. Binding of the DnaD C-terminal domain (Cd) to DNA is not sufficient to convert Wr into negative Tw, implying that the formation of scaffolds is essential for duplex untwisting. Overall, our data suggest that the topological effects of the two proteins on supercoiled DNA are different; DnaD opens up, untwists and converts plectonemic DNA to a more paranemic form, whereas DnaB does not affect supercoiling significantly and condenses DNA only via its lateral compaction activity. The significance of these findings in the initiation of DNA replication is discussed.

Avaliação de risco do biopesticida Bacillus thuringiensis (CEPA 344) em organismos bioindicadores presentes em sistemas de produção aqüícola.

A piscicultura e outras atividades aqüícolas vêm ganhando importância por contribuir para a produção de alimentos diferenciados e como uma nova alternativa de renda nas propriedades rurais. O uso de agroquímicos nas regiões de entorno dos sistemas de produção aqüícola constitui uma ameaça para os organismos presentes nos mesmos e para a saúde do consumidor. Assim, tem-se incentivado o uso de produtos de menor risco a base de agentes biológicos de controle utilizados como biopesticidas. Apesar da conhecida inocuidade do uso de biopesticidas usados no combate a pragas, alguns relatos tem ocorrido sobre infecções e efeitos adversos em organismos não-alvo, entre estes, espécies aquáticas. No presente trabalho foi avaliado o efeito decorrente da exposição à cepa 344 de Bacillus thuringiensis (Bt344), em organismos de diferentes níveis tróficos da cadeia alimentar do compartimento aquático. Os organismos-teste foram expostos a concentrações correspondentes a mais de 1.000 vezes a dose de aplicação. O Bt344 não alterou os padrões de crescimento da alga Pseudokirchneriella subcapitata. Uma mortalidade significativa (8,9%), porém inferior ao limite aceitável para o controle (10%), foi constatada para o peixe Hyphessobrycon scholzei. Entretanto, a exposição ao agente biológico reduziu a sobrevivência de Dapnhia similis em 44,8% em relação ao controle, o que sugere um risco para espécies de invertebrados aquáticos.

Evaluación del efecto de la inoculación de Bacillus spp. con potencial fijador de nitrógeno en cultivos de Chlorella sorokiniana

El uso de microalgas y PGPBs como principio activo de problemas ambientales ha generado interés científico en los últimos años -- Entre las soluciones propuestas se encuentra el uso de los cocultivos de estos 2 tipos de microrganismos para la formulación de bioinsumos y la biorremedación -- El objetivo de este estudio se centró en evaluar el efecto de la inoculación de Bacillus spp. con potencial fijador de nitrógeno ambiental en cultivos de Chlorella sorokiniana a nivel de matraz -- Se encontró que 10 cepas PGPB, del banco de cepas del grupo CIBIOP de la Universidad EAFIT, probablemente fijaron nitrógeno debido a que crecen en medio NFb -- De las cuales, Bacillus subtilis EA-CB0575 promueve el crecimiento de la microalga Chlorella sorokiniana UTEX 1230, aumentando en un 94% la densidad celular y en 4.5 veces el tamaño de la microalga comparada su crecimiento individual -- Finalmente se usó el método ARA para evaluar fijación de nitrógeno, y se encontró que la bacteria fue capaz de reducir el acetileno en etileno cuando se siembra en medio NFb y BBM libre de nitrógeno, además cuando se cocultivo con la microalga, lo que indicaría que posiblemente la fijación de nitrógeno sea el método de promoción de crecimiento microalgar

The mc2-CMX vaccine induces an enhanced immune response against Mycobacterium tuberculosis compared to Bacillus Calmette-Guérin but with similar lung inflammatory effects

Although the attenuated Mycobacterium bovis Bacillus Calmette-Guérin (BCG) vaccine has been used since 1921, tuberculosis (TB) control still proceeds at a slow pace. The main reason is the variable efficacy of BCG protection against TB among adults, which ranges from 0-80%. Subsequently, the mc2-CMX vaccine was developed with promising results. Nonetheless, this recombinant vaccine needs to be compared to the standard BCG vaccine. The objective of this study was to evaluate the immune response induced by mc2-CMX and compare it to the response generated by BCG. BALB/c mice were immunised with both vaccines and challenged with Mycobacterium tuberculosis (Mtb). The immune and inflammatory responses were evaluated by ELISA, flow cytometry, and histopathology. Mice vaccinated with mc2-CMX and challenged with Mtb induced an increase in the IgG1 and IgG2 levels against CMX as well as recalled specific CD4+ T-cells that produced T-helper 1 cytokines in the lungs and spleen compared with BCG vaccinated and challenged mice. Both vaccines reduced the lung inflammatory pathology induced by the Mtb infection. The mc2-CMX vaccine induces a humoral and cellular response that is superior to BCG and is efficiently recalled after challenge with Mtb, although both vaccines induced similar inflammatory reductions.

Impacto de la microbiota intestinal de plodia interpunctella en su respuesta inmune y susceptibilidad a bacillus thuringiensis

El aumento en las poblaciones de insectos plaga genera fuertes pérdidas en la producción agrícola. El control de plagas inicialmente se enfocó al empleo de insecticidas químicos; sin embargo, estos han causado un considerable daño al medio ambiente y a la salud humana, por lo que dentro de las alternativas de control se están empleando biopesticidas como la bacteria Bacillus thuringiensis (Bt). El empleo de esta bacteria se ha dificultado por el potencial desarrollo de insectos resistentes, lo cual está relacionado en general con cambios en la actividad enzimática y en los receptores de toxinas Cry en el intestino. Recientes estudios sugieren que se requiere de la microbiota intestinal para la actividad insecticida de Bt y que la respuesta inmune de los insectos podría verse afectada por el bioinsecticida. Por ello, en este trabajo se analizó el efecto de las bacterias intestinales en la respuesta inmune y en la susceptibilidad a Bt en el lepidóptero Plodia interpunctella, una de las plagas de granos almacenados de mayor importancia a nivel mundial. Así mismo, se realizó una descripción de los géneros bacterianos de dicho ecosistema mediante el análisis de secuencias del ARNr 16S bacteriano del intestino de larvas del insecto. Nuestros resultados demuestran la importancia de las bacterias intestinales de P. interpunctella en la susceptibilidad a Bt, teniendo una mortalidad de un 21% al erradicar la microbiota respecto a un 60% de mortalidad en su estado normal (con microbiota). La ausencia de microorganismos en el intestino modificó la respuesta inmune basal, aumentando el número de hemocitos y disminuyendo la expresión de hemolina, lo cual retardó el proceso de metamorfosis del insecto. Las larvas expuestas a Bt presentaron una disminución en los siguientes factores de inmunidad evaluados: número de hemocitos, actividad fenol oxidasa y expresión de hemolina. En cuanto a la diversidad bacteriana del intestino, los principales géneros de bacterias encontrados fueron Pseudomonas con un 26%, Achromobacter 14%, Methylobacterium 11% y un 9% de Propionibacterium, que al igual que los hábitos alimenticios del insecto, su microbioma fue diferente al reportado para otros lepidópteros. Estos resultados nos permiten concluir que la microbiota de P. interpunctella es fundamental para mantener una respuesta inmune basal y ayuda a modular la expresión de la hemolina, la cual se requiere para la metamorfosis del insecto. Así también, Bt puede disminuir dicha respuesta y matar al insecto sin la presencia de otras bacterias; sin embargo, éstas aumentan su actividad insecticida.

Antifungal compound produced by the cassava endophyte Bacillus pumilus MAIIIM4A.

2009

Análise da viabilidade comercial de produtos à base de Bacillus subtilis e Bacillus pumilus para o controle de fitopatógenos no Brasil.

2009

Efeito do aumento da concentração de CO2 atmosférico sobre o controle biológico da ferrugem do cafeeiro por Bacillus pumilus.

O aumento da concentração de dióxido de carbono (CO2) atmosférico previsto para as próximas décadas poderá provocar alterações no manejo de doenças, devido a alteração na microbiota que atua no controle biológico. O agente causal da ferrugem do cafeeiro (Hemileia vastatrix) foi testado com seu antagonista Bacillus pumilus em discos foliares (1,5 cm) em bandejas com, aproximadamente, 380, 430, 700 e 1300 ppm de CO2. O antagonista foi inoculado 24 horas antes e depois da inoculação do patógeno e simultaneamente. As bandejas foram vedadas e incubadas no escuro por 24 horas e, a seguir, mantidas em fotoperíodo de 12 horas, a 22 °C e 100% de umidade relativa, com injeção freqüente de CO2. Após 32 dias, foram iniciadas as avaliações de esporulação nas lesões dos discos foliares. Houve diferença quanto à severidade da doença entre os tratamentos com injeção de CO2, sendo maior na concentração de 700 ppm. Não se obteve diferença entre os períodos de inoculação do antagonista. Nessas condições, o efeito do aumento da concentração de CO2 não interfere na ação do antagonista no controle biológico da ferrugem do cafeeiro.

Degradação da proteína Cry1Ac de Bacillus thuringiensis por bactérias de solo de cultura do algodão transgênico e convencional (Gossypium hirsutum).

2009

Bacillus subtilis para el control del oidio de la calabaza.

2009

Análisis de la maquinaria molecular implicada en multicelularidad en Bacillus cereus

Bacillus cereus es una bacteria Gram-positiva usualmente implicada en brotes de intoxicaciones alimentarias así como en numerosas infecciones en pacientes hospitalizados que pueden ser mortales. Estos procesos infecciosos e intoxicaciones están directa o indirectamente relacionados con el ensamblaje de un biofilm que sirve de reservorio de células o protege ante condiciones adversas, las defensas del hospedador o la quimioterapia. Son numerosos los estudios sobre los genes implicados en la formación de biofilm en diversas especies, bajo condiciones de cultivo y tiempos no estandarizados, y bajo el supuesto de que unos genes de una especie se comportan de la misma forma en otras. En este trabajo analizamos en detalle y de forma comparativa el transcriptoma de las células planctónicas y las de biofilm a diferentes tiempos bajo condiciones estándar. Nuestros resultados desvelan un gran número de genes implicados en biofilm, muchos de ellos de función desconocida, y dan luz sobre este grupo de loci del genoma de Bacillus cereus, que además suelen estar bien conservados en Gram-positivos. En este trabajo nos centraremos en el grupo de los metabolitos secundarios y las toxinas, un sector del metabolismo clave en la interacción de Bacillus cereus con otras bacterias y sus hospedadores

Caracterización funcional de las proteínas TasA y TapA en la formación de fibras de tipo amiloide en Bacillus subtilis

Las proteínas amiloides son un grupo heterogéneo de proteínas diferentes en secuencia aminoacídica, pero similares en su estructura cuaternaria: fibras enriquecidas en láminas beta, con gran estabilidad, resistencia y capacidad de unión de colorantes específicos, como el rojo congo o la thioflavina T. Estas proteínas han estado tradicionalmente asociadas a patologías neurodegenerativas en humanos como el Alzheimer o el Parkinson. Sin embargo, los miembros dentro de esta familia están ampliamente distribuidas en la naturaleza, desde bacterias hasta humanos, e intervienen en un amplio rango de funciones biológicas, motivo por el que se han denominado “amiloides funcionales”. En bacterias, los amiloides funcionales son responsables de participar en funciones muy diversas como la interacción célula-célula, con superficies abióticas, y formación de biofilms. En Bacillus subtilis, la proteína amiloide TasA es el componente proteico mayoritario de la matriz extracelular del biofilm de este microorganismo y el principal elemento que constituye las fibras amiloides, mientras que la proteína auxiliar TapA, presente en mucha menor proporción, actúa favoreciendo el ensamblaje de las mismas. Estas actúan como un andamiaje proteico donde se disponen el resto de componentes de la matriz extracelular, lo que confiere a esta estructura una mayor estabilidad y, por consiguiente, proporcionan una mayor robustez al biofilm. En este este trabajo se pretende llevar a cabo el análisis de regiones o dominios tanto de TasA como de TapA importantes para la amiloidogénesis, así como para la funcionalidad de ambas proteínas. Para ello, el estudio se ha enfocado desde un punto de vista multidisciplinar, combinando pruebas clásicas de caracterización de amiloides con técnicas de biología molecular y diversas pruebas biofísicas. Los resultados obtenidos hasta la fecha han demostrado la existencia de pequeñas secuencias, dentro de las proteínas TasA o TapA con capacidad para polimerizar en la forma de fibras, lo que muestra su importancia en el proceso de fibrilación y en la funcionalidad de ambas proteínas. En el caso de la proteína TapA, las regiones analizadas ponen de manifiesto la importancia de su extremo amino-terminal tanto en la funcionalidad de la proteína como en su interacción con TasA.

Combined Use of NMR, LC-ESIMS and Antifungal Tests for Rapid Detection of Bioactive Lipopeptides Produced by Bacillus

The science and technology interact with the art in several ways. Biotechnological coupled with analytical approaches can play an important role in protecting and preserving cultural heritage for future generations. Many microorganisms influenced by environmental conditions are the main responsible for biological contamination in built heritage. Biocides based on chemical compounds have been used to mitigate this problem. Thus, it is vitally important to develop proper remediation actions based on environmentally innocuous alternative. Bacillus specie is emerging as an optimistic alternative for built heritage treatment due to their capacity to produce secondary metabolites with antagonistic activities against many fungal pathogens. Therefore, the intent of this work was to access a rapid evaluation of antifungal potential of bioactive metabolites produced by Bacillus strains and simultaneously their characterization using spectroscopic (NMR) and chromatographic techniques (LCESI- MS). The high antifungal activity obtained for Bacillus sp. active compounds produced in this study confirms the great potential to suppress biodeteriogenic fungi growth on historical artworks. Additionally, the proposed methodology allowed to access bioactive metabolites produced without need of the laborious total previous isolation and could be used as a viable alternative to be employed for screening and production of new green biocides.

Resistência de representantes dos gêneros pseudomonas sp e bacillus sp mediante exposição à radiação ultravioleta c.

As mudanças climáticas causadas pela degradação da camada de ozônio e pelo aumento da emissão de gases causadores do efeito estufa, podem ocasionar alterações não somente aos seres humanos, mamíferos, répteis ou aves, mas também aos microrganismos. Dentro deste contexto, o aumento nos níveis de radiação solar incidente na superfície da Terra pode afetar as interações que ocorrem entre bactérias e plantas, alterando tanto a ocorrência de doenças como as interações benéficas entre estes organismos. Muitos são os gêneros de bactérias que interagem com as plantas, colonizando os mais diferentes nichos presentes neste hospedeiro. Dentre os grupos bacterianos destacam-se os gêneros Bacillus sp e Pseudomonas sp, que possuem efeitos benéficos como a promoção de crescimento vegetal e a proteção de plantas contra doenças e pragas. Dessa forma, o atual trabalho tem a princípio, como enfoque, constatar a resistência de isolados dos dois gêneros mencionados, à radiação ultravioleta C (200 a 250 nm). Os resultados obtidos demonstram maior resistência da linhagem de Bacillus sp à radiação ultravioleta C em comparação à linhagem de Pseudomonas sp. fato que possivelmente está relacionado com a capacidade de produzir esporos, característica do gênero Bacillus. Este trabalho fornece dados iniciais para futuras avaliações do comportamento destas bactérias quando em interação com plantas e sob maiores níveis de radiação ultravioleta no ambiente.