Novel strategies to combat gram-negative bacterial pathogens using bacteriophage proteins

Dissertação de mestrado em Bioengenharia

Influence of oxygen conditions on bacterial interactions within biofilms related with cystic fibrosis

Dissertação de mestrado em Bioengineering

Synthetic biology approaches to shape bacteriophages towards Pseudomonas aeruginosa biofilm control

Dissertation for Ph.D. degree in Biomedical Engineering.

Genetic diversity and population structure in Vicia faba L. landraces and wild related species assessed by nuclear SSRs

Research Article

Rol de la infección bacteriana en el desarrollo y progresión del cáncer prostático. Influence of bacterial infection in the development and progression of prostatitic cancer.

En la patogénesis del cáncer, factores microambientales como la inflamación están estrechamente vinculados al desarrollo y crecimiento tumoral, sustentando la clásica hipótesis de Virchow del origen del cáncer en sitios de inflamación crónica, la cual incitaría a carcinogénesis por múltiples factores. Estudios previos en este laboratorio evidenciaron en un modelo de prostatitis bacteriana agudo con E. coli, profundos cambios estromales semejantes al "estroma reactivo", con predominio de miofibroblasto, que se genera en el cáncer. En correlación, existe abundante evidencia obtenida en modelos experimentales animales confirmando que el microambiente estromal en el cual se desarrollan los tumores epiteliales influencia profundamente la progresión tumoral. El rol protagónico del estroma del huésped en el crecimiento neoplásico, también se ha demostrado inoculando la misma línea tumoral en diferentes tejidos y analizando su comportamiento en comparación con su implantación en el sitio anatómico original del tumor (implante ortotópico); otro factor clave en la repuesta del huésped al tumor está dado por el infiltrado de células inmunes que puede favorecer o limitar el crecimiento tumoral de acuerdo al perfil de citoquinas que secreten. Teniendo en cuenta estos antecedentes, este proyecto tiene como Objetivo General estudiar la influencia de la infección bacteriana crónica en la inducción y evolución del cáncer prostático. Para ello trabajaremos in vivo con dos formas de formas de Tumores Prostáticos, un Tumor Inducido por combinación del carcinógeno N-methyl-N-nitrosourea (MNU) y testosterona; el segundo mediante Transplante Ortotópico de células tumorales prostáticas MAT-LU. En ambos modelos se inducirá previamente una prostatitis bacteriana, a fin de estudiar los efectos de la prostatitis en la inducción del tumor en el primer modelo, y en la implantación de las células tumorales en el segundo. También se inducirá prostatitis después de establecido el tumor por ambos procedimientos, a fin de determinar si la prostatitis bacteriana modula la progresión neoplásica. Finalmente, proponemos un modelo in vitro que permita estudiar la interacción tumor/estroma separado de la influencia del sistema inmune. A tal fin se utilizarán co-cultivos combinando células tumorales con estromales modificadas de diferente modo. La Inducción de Tumores Prostáticos se realizará en ratas de la cepa Wistar adultas, en las cuales se inducirán lesiones displásicas y neoplásicas siguiendo protocolos de carcinogénesis prostática por MNU, para lo cual es necesario el tratamiento previo con acetato de ciprosterona y propionato de testosterona, seguido por administración crónica de testosterona. Los estudios con Transplante Ortotópico de células tumorales se realizarán en ratas Copenhagen. La influencia de la infección bacteriana en el desarrollo tumoral será investigada inyectando E. coli intraprostáticamente: Se realizará Análisis Macroscópico, de Parámetros Morfológicos de las lesiones tumorales, grado de malignidad, extensión e invasión de las lesiones de acuerdo a consensos internacionales, y Bioquímicos mediante análisis de la expresión, por IHQ y WB, de fosfatasa ácida, citoqueratina 8, Prostatic Binding Protein, PTEN (gen supresor tumoral) y el receptor de Andrógenos, todos parámetros de actividad y de transformación celular. También se evaluará apoptosis por TUNEL y proliferación celular. Los cambios del compartimiento estromal en respuesta al implante tumoral y la influencia de la inflamación bacteriana se evaluarán mediante análisis morfológico e inmunocitoquímico, caracterizando el fenotipo de las poblaciones celulares con a-actina, vimentina, calponina y tenascina. Se espera que los resultados aporten evidencias acerca de las interacciones bidireccionales entre células neoplásicas prostáticas y su entorno estromal, que en un futuro puedan servir como base para establecr estrategias para prevenir y/o modificar el crecimiento neoplásico.

La biodiversidad microbiana del suelo y su rol en el manejo de enfermedades causadas por hongos de suelo en soja. Soil microbial diversity and its key role in the management of soybean diseases caused by fungi.

Las poblaciones microbianas juegan un rol fundamental en la estabilidad de los sistemas agrícolas e indican los niveles de salud de un suelo, tanto que pueden ser utilizadas como indicadores de sustentabilidad de un agroecosistema. Los microorganismos reflejan el efecto que tienen las prácticas agrícolas sobre el suelo a través de modificaciones en la abundancia (biodiversidad estructural) y actividades de sus poblaciones (como control biológico de los patógenos, entre otras). Al cuantificarse la biodiversidad microbiana nativa se puede conocer la riqueza de un agroecosistema y utilizarla para el manejo sustentable de hongos patógenos. En este trabajo se evaluará el efecto de la rotación de cultivo (soja-maíz y soja en monocultivo) y los sistemas de labranza (siembra directa y labranzas reducida) sobre la biodiversidad microbiana. Se cuantificarán a partir de suelo: poblaciones de hongos y bacterias totales; agentes potenciales de biocontrol de como Trichoderma spp., Gliocladium spp. y micorrizas vesículo arbusculares (mediante la cuantificación de glomalina), biomasa y respiracion microbiana, y la biodiversidad de comunidades de microorganismos que habitan en el suelo mediante el análisis de perfiles de ácidos grasos (PLFA). Al final del ciclo de cultivo de soja se cuantificará la incidencia de enfermedades causadas por hongos de suelo. Dada la gran abundancia y diversidad de los microorganismos del suelo, las metodologías que se emplearán permitirán obtener información global de la riqueza microbiana de un agro-ecosistema. Se relacionará la biodiversidad microbiana con la incidencia de enfermedades por hongos de suelo, en respuesta a diferentes prácticas de manejo. Esto permitirá aprender a combinar las tecnologías para mejorar los beneficios de la produccion y preservar el agroecosistema en el marco de una agricultura sustentable, y no de una agricultura sostenida por insumos.

Producción de factores de virulencia por fitopatógenos bacterianos de soja. Utilización de productos naturales como biocontrol. Production of virulence factors by soybean bacterial phytopathogens. The use of natural products as biocontrolers.

En Argentina el cultivo de soja ocupa el primer lugar en superficie sembrada. El 90% de la producción se obtiene en la zona central del pais. La siembra directa favorece la multiplicación y supervivencia de fitopatógenos causantes de tizón y pústula bacterianos. El tizón es producido por Pseudomonas syringae pv. glycinea observándose manchas marrones en las hojas. Produce gran variedad de toxinas: coronatina, faseolotoxina, siringomicina, tabtoxina, proteínas “nucleation ice”, entre otras, las cuales contribuyen a la clorosis y necrosis. En la infección, además, están involucrados exopolisacáridos (levano y alginato). La celulosa ha sido relacionada en la adhesión bacteriana y en la formación de biofilm. La pústula es causada por Xanthomonas axonopodis pv. glycines. Produce manchas pequeñas con una pequeña pústula de color claro. Libera enzimas como α-amilasa, proteasa, endo β-mannanasa, actividad peptolítica, que degradan componentes vegetales. Xantan, producido por X. axonopodis es uno de los componentes necesarios para la formación de biofilm. Este último es considerado un importante factor de virulencia porque proporciona una estrategia de colonización que otorga mayor resistencia a ambientes desfavorables, tolerancia a antimicrobianos, producción de metabolitos y exoenzimas, etc. Actualmente el control de bacterias fitopatógenas se realiza mediante pesticidas con alta toxicidad para los consumidores y el ambiente. Para evitar las bacteriosis en la práctica se sugiere la rotación de cultivos y utilizar semillas certificadas. Se están probando compuestos naturales derivados de plantas medicinales como pesticidas; estos se pueden dividir en varias categorías fitoquímicas. Varios estudios confirman la actividad antibacteriana, antifúngica y antiviral de estos productos. Extractos vegetales con alto contenido de flavonoides y aceite esenciales poseen una importante actividad antibacteriana. Además, algunos aceites esenciales podrían estar incidiendo en la liberación y/o producción de biofilm, exopolisacáridos y exoproteínas. La gran incidencia de las infecciones por fitopatógenos y las pérdidas económicas que estas acarrean hacen que su control presente grandes dificultades para la agricultura sustentable en soja de nuestro país. En este trabajo se propone estudiar los diferentes factores de virulencia de cepas bacterianas fitopatógenas y evaluar el rol que cumplen en el proceso de la enfermedad en cultivos de soja y desarrollar estrategias para el control de bacteriosis vegetales aplicando productos naturales aislados de plantas aromáticas. La correcta utilización de productos antimicrobianos de origen natural aplicados sobre el cultivo y/o sobre las semillas evitaría la dispersión de la enfermedad y la eliminación al medio ambiente de productos contaminantes no deseados. In Argentina, soybean cultivation occupies the first place; 90% of this cereal is produced in the central region of the country. Intensive tillage practices favour multiplication and survival of bacterial phytopathogens causing blight and pustule diseases. Pseudomonas syringae pv. glycinea produce several toxins like coronatine, faseolotoxine, siringomicine, tabtoxine and proteins of nucleation ice that contribute to the develop of chlorosis and necrosis, characteristic of bacterial blight. It also produces levan and alginate, cellulose and biofilm. Pustule disease is caused by Xanthomonas axonopodis pv glycines, which produce enzymes like α-amilase, protease, endo β-mannanase, peptolitic activity, xanthan and biofilm. Nowadays the control of phytopathogenic bacteria consists in the application of pesticides that are toxic for the environment and man. Natural products from medicinal plants are a new alternative for the treatment of phytopathogens. Researches made with phytochemical compounds (flavonoids, phenols, quinones, cummarines, essential oils, terpenes) support the antimicrobial activity of these natural products. What is more, these substances could suppress the biofilm, exoproteins and exopolisaccharides formation and release of them. The infections caused by phytopathogens provoke economical loses and its control presents big difficulties in our country. The proposal of this work is the characterization of phytopatoghenic strains, its virulence factors and the role they play in the disease process. The development of a new alternative for the control of vegetable bacteriosis using natural products obtained from aromatic plants and the correct application of them on sown fields or on seeds is also an objective in this work.

Diversity and stability of fishes (Teleostei) in a temporary river of the Brazilian semiarid region

The effects of hydrological disturbances by flooding and drought on the diversity and stability in a temporary river fish community in the Brazilian semiarid region were analyzed over the 1996 hydrological cycle. Twelve collections of fishes were made during the wet and dry phases, and 789 individuals of 16 species were collected. Diversity was measured using Simpson's Index (S) and community stability was analyzed by the variation in abundance using Kendall's W concordance test. Fish diversity in the Taperoá river was subjected to hydrological disturbances by flooding and drought. During the wet phase the diversity was higher (S = 0.855) than during the dry phase (S = 0.771). The community was considered stable during the whole annual hydrological cycle (W = 0.418 p < 0.001), but a higher stability in the community was found during the dry phase. During the dry phase the number of dominant species was smaller than during the wet phase.

Composition and diversity of Trichoptera (Insecta) larvae communities in the middle section of the Jacuí river and some tributaries, State of Rio Grande do Sul, Brazil

The taxonomic composition and diversity of Trichoptera larvae communities were studied in four lotic sites in central region of State of Rio Grande do Sul. Sampling was done monthly from June, 2001 to May, 2002 in four sites located at the middle section of Jacuí River (Point 4) and in three tributaries (Carijinho River - Point 1; Lajeado da Gringa - Point 2 and Lajeado do Gringo - Point 3), with a Surber sampler. The total number of larvae collected was 29,143, belonging to 25 genera distributed in nine families; twenty of these genera are new records for the State. The highest abundance was found at Point 2 (n = 12,547). The highest standardized richness, for a 1,177 specimens sample chosen by chance, was recorded at Point 1, followed by Point 4 (17.7 and 16 genera, respectively). The highest diversity was found at Point 1, and the lowest at Point 3 (H' = 1.31 and H' = 0.77, respectively). Point 1 had the lowest anthropic influence and the best preserved riparian vegetation, while Point 3 presented the highest anthropic impact, and a very reduced riparian vegetation. The diversity of Trichoptera observed in this study is low, compared to the estimated maximum theoretical diversity. Low diversity values are related to the low evenness, since the richness was relatively high. The Trichoptera larvae communities seem to be related to the food availability and physical features (riparian vegetation and anthropic influence) of the study sites.

Terrestrial isopod diversity in the subtropical neotropics: Itapuã State Park, southern Brazil

We analysed species abundance and composition during one year of sampling at Itapuã State Park, a conservation unit in the State of Rio Grande do Sul, southern Brazil. Samples were collected monthly from May 2003 to April 2004 along a 4 km forest trail divided in three transects along the slopes of a small hill. Terrestrial isopods were hand searched by three people for 40 minutes at two sampling sites along each transect, summing 240 minutes of sampling effort per transect per month. Six species distributed in six families were found. The collector curve stabilised when half the samples were taken, demonstrating sampling sufficiency: analytical estimates did not predict more species to be found in the trail. Atlantoscia floridana (van Name, 1940) was dominant in all transects. Abundance varied along the year with a summer and a winter peak, but peaks were not consistent among transects. The first part of the trail, used for ecotourism, was less diverse, had less species (4 as compared to 6 in the other transects), and was thus also less similar in composition.

Mammalian diversity on Mount Isarog : a threatened center of endemism on southern Luzon Island, Philippines / Lawrence R. Heaney ... [et al.].

n.s. no.95(1999)

Composition and diversity of bees (Hymenoptera) attracted by Moericke traps in an agricultural area in Rio Claro, state of São Paulo, Brasil

The composition and diversity of bees in an agricultural area in Rio Claro, state of São Paulo, Brazil, were studied from May 2003 to June 2004, using Moericke traps. The collection site, an area with 58.08 hectares, is characterized by grain production and direct planting, with 70% of the surrounding area planted with sugar cane. During the study, 456 bees were collected, distributed among 20 genera, pertaining to the families Andrenidae (4.8%), Apidae (40.8%) and Halictidae (54.4%). Specimens of genera Dialictus (38%) and Diadasia (30%) predominated in this area. The species diversity, assessed using the Shannon and Simpson indices, were H’=1.88 and 1/ D= 4.15, respectively, and the Evenness index was 0.61.

Composition and diversity of Ephemeroptera (Insecta) nymph communities in the middle section of the Jacuí River and some tributaries, southern Brazil

The taxonomic composition and diversity of assemblages of Ephemeroptera nymphs of four lotic environments in the central region of State of Rio Grande do Sul, a subtropical area in southern Brazil, were evaluated. Samplings were done monthly, with a Surber sampler, from June 2001 to May 2002, in the Jacuí River and three of its tributaries. The total number of nymphs collected in the four sampling sites was 11,007 in five families and 19 genera, of these, 11 are new records for the State. The highest diversity occurred in Point 4 (H'=2.41) and the lowest in Point 2 (H'=1.69). Point 4 had the highest environmental stability, conservation of the riparian vegetation and the lowest anthropic impact, while Point 2 presented a large environmental simplification due to a direct anthropic influence (e.g. domestic sewerage, trampling by cattle). The diversity of nymphs observed in the total area is high, compared to the estimated maximum theoretical diversity; a result of the high evenness and richness recorded. Rarefaction curves, calculated for a sample of 1,018 specimens, showed a similar expectation of richness for the four sampling sites. This result seems to be associated with the overall environmental homogeneity of the region caused by long-term alterations (land use and deforestation). In summary, higher diversity of Ephemeroptera nymph assemblages seems to be associated with habitat complexity, a good vegetation cover and a lower anthropic influence.

Assemblages of drosophilids (Diptera, Drosophilidae) in mangrove forests: community ecology and species diversity

Brazilian fauna of drosophilids has been researched in various ecosystems, but those in mangrove forests remain overlooked in Brazil and elsewhere. The present study attempts to characterise the assemblages of drosophilids of this environment, based on 28 collections taken in three mangrove areas in Santa Catarina Island, southern Brazil. The three mangroves surveyed were different in their surroundings, which varied from highly urbanised areas to conservation areas with natural vegetation. Overall, 69 species were collected, and no remarkable difference was detected in species composition and abundances or in the richness, evenness and heterogeneity between sites. The species abundance distribution observed fitted to a theoretical lognormal distribution in the three mangroves. The species richness scored and the performance of the species richness estimators showed an unexpectedly high diversity, considering the very low floristic diversity and the harsh conditions of the environment. Regarding species composition and abundances, the drosophilid mangrove assemblages were shown to be more similar to those found in open environments, with a marked dominance of exotic species. Finally, considering the apparent lack of feeding and breeding sites, we suggest that mangrove forests are acting as sink habitats for the drosophilids populations.