Growth Cone Localization of the mRNA Encoding the Chromatin Regulator HMGN5 Modulates Neurite Outgrowth

Neurons exploit local mRNA translation and retrograde transport of transcription factors to regulate gene expression in response to signaling events at distal neuronal ends. Whether epigenetic factors could also be involved in such regulation is not known. We report that the mRNA encoding the high-mobility group N5 (HMGN5) chromatin binding protein localizes to growth cones of both neuron-like cells and of hippocampal neurons, where it has the potential to be translated, and that HMGN5 can be retrogradely transported into the nucleus along neurites. Loss of HMGN5 function induces transcriptional changes and impairs neurite outgrowth, while HMGN5 overexpression induces neurite outgrowth and chromatin decompaction; these effects are dependent on growth cone localization of Hmgn5 mRNA. We suggest that the localization and local translation of transcripts coding for epigenetic factors couple the dynamic neuronal outgrowth process with chromatin regulation in the nucleus.

A negative regulator mediates quorum-sensing control of exopolysaccharide production in Pantoea stewartii subsp. stewartii.

Classical quorum-sensing (autoinduction) regulation, as exemplified by the lux system of Vibrio fischeri, requires N-acyl homoserine lactone (AHL) signals to stimulate cognate transcriptional activators for the cell density-dependent expression of specific target gene systems. For Pantoea stewartii subsp. stewartii, a bacterial pathogen of sweet corn and maize, the extracellular polysaccharide (EPS) stewartan is a major virulence factor, and its production is controlled by quorum sensing in a population density-dependent manner. Two genes, esaI and esaR, encode essential regulatory proteins for quorum sensing. EsaI is the AHL signal synthase, and EsaR is the cognate gene regulator. esaI, DeltaesaR, and DeltaesaI-esaR mutations were constructed to establish the regulatory role of EsaR. We report here that strains containing an esaR mutation produce high levels of EPS independently of cell density and in the absence of the AHL signal. Our data indicate that quorum-sensing regulation in P. s. subsp. stewartii, in contrast to most other described systems, uses EsaR to repress EPS synthesis at low cell density, and that derepression requires micromolar amounts of AHL. In addition, derepressed esaR strains, which synthesize EPS constitutively at low cell densities, were significantly less virulent than the wild-type parent. This finding suggests that quorum sensing in P. s. subsp. stewartii may be a mechanism to delay the expression of EPS during the early stages of infection so that it does not interfere with other mechanisms of pathogenesis.

CARD9 functions as a key regulator in monocyte homeostasis and pathogen clearance

Mononuclear phagocytes are designed to neutralize systemic bacterial and fungal infections. However, the exact regulation of these functions are largely unknown. CARD9 was first identified as an immune-specific adaptor protein of unclear function. Here, we have found that Card9 is specifically expressed in monocyte-origin cell populations. To better understand the biological function of Card9, we have generated Card9-deficient (Card9-/-) mice. Hematologic profiling and histological analysis of Card9-/- mice revealed a decreased leukocyte/myeloid cell count, delayed monocyte maturation in bone marrow as well as monocyte counts in the peripheral blood. Upon M-CSF stimulation, Card9-/- macrophages further exhibit a partial loss in IKK phosphorylation. As a consequence, in vivo challenge with Listeria monocytogenes in Card9-/- mice results in a higher susceptibility to infection-associated inflammation and fatality. Collectively, these data suggest that CARD9 is required for monocyte development and function. ^ At the cellular level, Card9-/- macrophages are defective in killing Listeria and the production of pro-inflammatory cytokines. Molecular characterizations have further demonstrated that CARD9 inducibly interacts with NOD2, controls p38 MAPK activation, and regulates ROS production during Listeria infections. Cytotrap screening showed that CARD9 could physically associate with various g&barbelow;uanine e&barbelow;xchange f&barbelow;actor (GEF) proteins that are essential for regulating ROS production. In summary, we have first identified and provided genetic evidence that CARD9 functions as a novel regulator during monocyte development and serves as an essential protein adaptor for p38 MAPK activation during bacterial clearance processes in macrophages. ^

TAZ AS A REGULATOR OF MESENCHYMAL TRANSFORMATION AND CLINICAL AGGRESSIVENESS IN GLIOMAS

Glioblastoma multiforme (GBM) is an aggressive, high grade brain tumor. Microarray studies have shown a subset of GBMs with a mesenchymal gene signature. This subset is associated with poor clinical outcome and resistance to treatment. To establish the molecular drivers of this mesenchymal transition, we correlated transcription factor expression to the mesenchymal signature and identified transcriptional co-activator with PDZ-binding motif (TAZ) to be highly associated with the mesenchymal shift. High TAZ expression correlated with worse clinical outcome and higher grade. These data led to the hypothesis that TAZ is critical to the mesenchymal transition and aggressive clinical behavior seen in GBM. We investigated the expression of TAZ, its binding partner TEAD, and the mesenchymal marker FN1 in human gliomas. Western analyses demonstrated increased expression of TAZ, TEAD4, and FN1 in GBM relative to lower grade gliomas. We also identified CpG islands in the TAZ promoter that are methylated in most lower grade gliomas, but not in GBMs. TAZ-methylated glioma stem cell (GSC) lines treated with a demethylation agent showed an increase in mRNA and protein TAZ expression; therefore, methylation may be another novel way TAZ is regulated since TAZ is epigenetically silenced in tumors with a better clinical outcome. To further characterize the role of TAZ in gliomagenesis, we stably silenced or over-expressed TAZ in GSCs. Silencing of TAZ decreased invasion, self-renewal, mesenchymal protein expression, and tumor-initiating capacity. Over-expression of TAZ led to an increase in invasion, mesenchymal protein expression, mesenchymal differentiation, and tumor-initiating ability. These actions are dependent on TAZ interacting with TEAD since all these effects were abrogated with TAZ could not bind to TEAD. We also show that TAZ and TEAD directly bind to mesenchymal gene promoters. Thus, TAZ-TEAD interaction is critically important in the mesenchymal shift and in the aggressive clinical behavior of GBM. We identified TAZ as a regulator of the mesenchymal transition in gliomas. TAZ could be used as a biomarker to both estimate prognosis and stratify patients into clinically relevant subgroups. Since mesenchymal transition is correlated to tumor aggressiveness, strategies to target and inhibit TAZ-TEAD and the downstream gene targets may be warranted in alternative treatment.

Functional Characterization of AtxA, the Bacillus anthracis Virulence Regulator

Coordinated expression of virulence genes in Bacillus anthracis occurs via a multi-faceted signal transduction pathway that is dependent upon the AtxA protein. Intricate control of atxA gene transcription and AtxA protein function have become apparent from studies of AtxA-induced synthesis of the anthrax toxin proteins and the poly-D-glutamic acid capsule, two factors with important roles in B. anthracis pathogenesis. The amino-terminal region of the AtxA protein contains winged-helix (WH) and helix-turn-helix (HTH) motifs, structural features associated with DNA-binding. Using filter binding assays, I determined that AtxA interacted non-specifically at a low nanomolar affinity with a target promoter (Plef) and AtxA-independent promoters. AtxA also contains motifs associated with phosphoenolpyruvate: sugar phosphotransferase system (PTS) regulation. These PTS-regulated domains, PRD1 and PRD2, are within the central amino acid sequence. Specific histidines in the PRDs serve as sites of phosphorylation (H199 and H379). Phosphorylation of H199 increases AtxA activity; whereas, H379 phosphorylation decreases AtxA function. For my dissertation, I hypothesized that AtxA binds target promoters to activate transcription and that DNA-binding activity is regulated via structural changes within the PRDs and a carboxy-terminal EIIB-like motif that are induced by phosphorylation and ligand binding. I determined that AtxA has one large protease-inaccessible domain containing the PRDs and the carboxy-terminal end of the protein. These results suggest that AtxA has a domain that is distinct from the putative DNA-binding region of the protein. My data indicate that AtxA activity is associated with AtxA multimerization. Oligomeric AtxA was detected when co-affinity purification, non-denaturing gel electrophoresis, and bis(maleimido)hexane (BMH) cross-linking techniques were employed. I exploited the specificity of BMH for cysteine residues to show that AtxA was cross-linked at C402, implicating the carboxy-terminal EIIB-like region in protein-protein interactions. In addition, higher amounts of the cross-linked dimeric form of AtxA were observed when cells were cultured in conditions that promote toxin gene expression. Based on the results, I propose that AtxA multimerization requires the EIIB-like motif and multimerization of AtxA positively impacts function. I investigated the role of the PTS in the function of AtxA and the impact of phosphomimetic residues on AtxA multimerization. B. anthracis Enzyme I (EI) and HPr did not facilitate phosphorylation of AtxA in vitro. Moreover, markerless deletion of ptsHI in B. anthracis did not perturb AtxA function. Taken together, these results suggest that proteins other than the PTS phosphorylate AtxA. Point mutations mimicking phosphohistidine (H to D) and non-phosphorylated histidine (H to A) were tested for an impact on AtxA activity and multimerization. AtxA H199D, AtxA H199A, and AtxA H379A displayed multimerization phenotypes similar to that of the native protein, whereas AtxA H379D was not susceptible to BMH cross-linking or co-affinity purification with AtxA-His. These data suggest that phosphorylation of H379 may decrease AtxA activity by preventing AtxA multimerization. Overall, my data support the following model of AtxA function. AtxA binds to target gene promoters in an oligomeric state. AtxA activity is increased in response to the host-related signal bicarbonate/CO2 because this signal enhances AtxA multimerization. In contrast, AtxA activity is decreased by phosphorylation at H379 because multimerization is inhibited. Future studies will address the interplay between bicarbonate/CO2 signaling and phosphorylation on AtxA function.

Identification and characterization of the vegetally localized Hermes mRNA

One way developing embryos regulate the expression of their genes is by localizing mRNAs to specific subcellular regions. In the oocyte of the frog, Xenopus laevis, many RNAs are localized specifically to the animal or the vegetal halves of the oocyte. The localization of these RNAs contributes to the primary polarity of the oocyte, the asymmetry that is the basis for patterning and lineage specification in the embryo. I have screened a cDNA library for clones containing the Xlsirt repeat, an element known to target RNAs to the vegetal cortex of the oocyte. I have identified seventeen cDNA clones that contain this element. One of these cDNAs encodes the RNA binding protein Hermes. The Hermes mRNA is localized to the vegetal cortex of the oocyte. Additionally, Hermes protein is also vegetally localized in the oocyte and is found in subcellular structures known to contain localized mRNAs. This suggests that Hermes might interact with localized RNAs. While Hermes protein is present in oocytes, it disappears at germinal vesicle breakdown during maturation. We therefore believe that the time period during which Hermes functions is during oogenesis or maturation prior to the time of Hermes degradation. To determine Hermes function, an antisense depletion strategy was used that involved injecting morpholino oligos (HE-MO) into oocytes. Injection of these morpholinos causes the level of Hennes protein to drop prematurely during maturation. Embryos produced from these oocytes exhibit cleavage defects that are most prevalent in the vegetal blastomeres. The phenotype can be partially rescued by injection of a heterologous Hermes mRNA and is therefore specific to Hermes. The Hermes expression and depletion results are consistent with a model in which Hermes interacts with one or more vegetally localized mRNAs in the oocyte and during the early stages of maturation. The interaction is required for cleavage of the vegetal blastomeres. Therefore, it is likely that at least one mRNA that interacts with Hermes is a cell cycle regulator. ^

Pérdidas de biodiversidad vegetal en ambientes de cerrilladas pedemontanas de Mendoza, Argentina.

Se analizaron las pérdidas de biodiversidad vegetal en un área desmontada de las cerrilladas pedemontanas de Mendoza, Argentina. El análisis de la vegetación y su flora reveló la pérdida total de las comunidades vegetales de Larrea cuneifolia Cav., bosques riparios de Acacia furcatispina Burkart y de álveos y de la flora compuesta de 30 familias de plantas, 72 géneros y 84 especies. Esta última incluyó la de 34,1 % de especies endémicas, 58,8 % nativas, 4,7 % adventicias y 2,4 % introducidas. Se sugiere tener en cuenta estos tipos de estudios antes de realizar planificaciones urbanas sobre la vegetación natural con el fin de reconocer las comunidades vegetales y su flora y rescatar sus bancos de germoplasma.

Establecimiento y desarrollo en el cultivo forzado de tomate : aplicación de dosis variables de fitorreguladores.

Las hormonas vegetales son capaces de controlar el desarrollo reproductivo, desde la diferenciación floral hasta los últimos estadios del desarrollo de los frutos. En particular, la etapa de fructificación y desarrollo depende del contenido endógeno de estas sustancias, y es posible manipular la iniciación del desarrollo del fruto por aplicación externa de hormonas. Previamente se evaluó el proceso de fructificación y desarrollo en el cultivo de tomate en invernadero en respuesta a la aplicación de b-NOA y AG3 en dosis fijas: se observó sensibilidad diferencial dependiendo del genotipo y tipo de regulador. El objetivo de este trabajo fue establecer dosis y momento óptimo para la aplicación de b-NOA y AG3 como formas de mejorar la fructificación y el desarrollo de frutos partenocárpicos. Como factores se consideraron tipo de regulador -b-NOA y AG3- en dosis y momentos de aplicación variables. Empleando ovarios no polinizados como sistema experimental fue posible concluir que la aplicación de 40 ppm de b-NOA a 7 días post antesis ofrece las mayores ventajas desde el punto de vista del rendimiento y menor impacto fisiológico, sin alterar el período de desarrollo de los frutos.

Efecto de la labranza y la cobertura vegetal sobre el escurrimiento y la pérdida de suelo en la región central de la provincia de Buenos Aires

El objetivo de este trabajo fue evaluar a campo la efectividad de diferentes tipos de labranzas junto con distintos grados de cobertura vegetal (CV) del suelo sobre el escurrimiento (E) y la pérdida de suelo (Ps). Se seleccionaron 34 sitios experimentales bajo labranza tradicional (LT) y siembra directa (SD), con diferentes niveles de CV (C1- < 49, C2- 50-79% y C3- > 80%). Se utilizó un diseño experimental completamente aleatorizado con 4 tratamientos y desigual número de repeticiones: 1) SD-C3, 2) LT-C3, 3) LT-C2, y 4) LT-C1, resultante de combinar el tipo de labranza con CV. Se realizó un ANOVA (p ≤ 0,05) y un análisis de contrastes ortogonales: 1) SD-C3 vs LT-C3, 2) LT-C1 vs LT-C2, y 3) C3 vs LT-C2+C1. Al cabo de cada simulación de lluvia se obtuvo el E y Ps. Se determinó: contenido de materia orgánica (CMO), contenido hídrico (CH) y densidad aparente del suelo (DA) en los 10 cm superficiales, y la pendiente (P) del terreno. La LT presentó mayor E y Ps en todos tratamientos evaluados respecto de SD. El mayor E (26,8 mm) se registró en LT-C2, y el menor (0,5 mm) en SD-C3. La Ps mostró igual tendencia que el E con 11,6 y 0,1 g respectivamente. Los contrastes mostraron E estadísticamente diferentes para los tres contrastes, mientras la Ps fue estadísticamente diferente en los contrastes Nº 2 y 3. Escurrimiento y Ps se correlacionaron entre sí (R2 = 0,98) y con P (R2 = 0,83 y 0,72 respectivamente). Los resultados obtenidos demuestran la importancia del efecto protector de la CV del suelo. Sin embargo, el CMO y CH, y la P y DA deben ser considerados también en el proceso de E - erosión del suelo.

Grafts, A. S., Currier, H. B. y Stocking, C. R. - El agua en la fisiología vegetal (Water in the physiology of plants); 40 pp. Ed. por Chronica Botanica Company, Waltham, Mass. USA., 1949

Fil: H. G. C..

Metodología para la detección de Agrobacterium vitis a partir de material vegetal de Vitis vinífera

En nuestro país no está desarrollada una técnica sensible y precisa que permita confirmar la presencia de la bacteria Agrobacterium vitis; por lo tanto es muy importante contar con herramientas analíticas que permitan identificar la bacteria en vides y/o suelos para controlar la diseminación y propagación de la misma, permitiendo así a las empresas, mejorar la competitividad de sus productos en el mercado y garantizar la seguridad y calidad de la materia prima principal de la industria vitivinícola. El objetivo de este estudio es poner a punto una metodología de detección de Agrobacterium vitis sensible y de bajo costo basada en la técnica de PCR (Reacción en cadena de la polimerasa). El desarrollo de esta metodología pretende ser una herramienta importante para la industria vitivinícola al permitir detectar la presencia o ausencia de la bacteria en programas de monitoreo, tomar decisiones a tiempo y así proteger la calidad y sanidad de las vides. En el presente trabajo se empleó la metodología propuesta por Eastwell y colaboradores en 1995. La misma consistió en el aislamiento de la bacteria en medio selectivo RS, en la extracción/purificación de ADN bacteriano, amplificación por PCR, separación del producto amplificado por electroforesis y revelado por tinción, pudiéndose observar que el 100% del material con sintomatología que se utilizó presentó desarrollo de colonias características de Agrobacterium vitis. Al hacer la amplificación de los ADN y posterior revelado se observó, en primera instancia, que la amplificación no fue óptima, pero cuando se realizaron las distintas adaptaciones de la técnica se vieron diferentes resultados encontrándose que podría tratarse de: A. vitis virulento, no virulento o A. tumefaciens. Para ello fue necesario adecuar la técnica y estudiar algunos aspectos tales como las temperaturas de incubación de los medios de cultivos, evaluación de la concentración de ADN para determinar si existía una concentración mínima del mismo para su posterior amplificación. También se trabajó con diferentes concentraciones del gel de agarosa y se modificaron los volúmenes de siembra y los tiempos de corrida del gel en la cuba de electroforesis. Fue posible adaptar la metodología para la identificación de cepas de Agrobacterium vitis. Los mejores resultados se evidenciaron trabajando con una temperatura de incubación de las colonias de 28 °C, con una concentración del gel de agarosa del 2 % tal como lo indicaba la técnica original, volúmenes de siembra de electroforesis de 10 μl de PCR producto y un tiempo de corrida del gel en la cuba de electroforesis de 70 min a 90 Voltios. Además observamos que concentraciones de ADN superiores a 49 ng/μl registraron bandas visibles siendo las de 116 ng/μl o superiores las concentraciones más adecuadas y optimas para la obtención de bandas bien definidas y nítidas.

El viaje de campaña como estrategia pedagógica para alumnos de Ciencias Naturales. La experiencia de Fisiología Vegetal

La realización de viajes de campaña constituye un aporte fundamental para los estudios de grado de algunas carreras. Específicamente para alumnos del área biológica es la oportunidad de aprender en ambientes informales, realizar actividades que no podrían ser desarrolladas en el laboratorio y permite construir conocimiento a través de interacciones con el ambiente que invitan a observar, identificar, medir y comparar. En esta presentación se describen las características del viaje de campaña al Palmar de Colón del curso de Fisiología Vegetal de la Facultad de Ciencias Naturales y Museo, con el propósito de evaluar la experiencia piloto que el equipo docente viene desarrollando y definir algunas orientaciones para mejorar su aprovechamiento. El propósito de la actividad es que los alumnos integren contenidos previos de su carrera con los específicos del curso de Fisiología Vegetal para analizar, interpretar y explicar el comportamiento adaptativo de especies en ambientes naturales. Los alumnos deben completar una guía de actividades, en la registran parámetros descriptivos de cada ambiente, rasgos morfo-fisiológicos de las especies, miden procesos vinculados con el balance de agua y carbono y discuten su posible importancia en cada ambiente. Se realiza una puesta en común sobre cada ítem fomentando la discusión e intercambio de ideas. Con el fin de que los estudiantes tengan acceso a algunos equipos utilizados en la disciplina, la cátedra aporta aquellos que permitan efectuar mediciones morfológicas y fisiológicas de caracteres y procesos vinculados con los balances de agua y carbono. Se evalúa la experiencia a través de una encuesta.

El viaje de campaña como estrategia pedagógica para alumnos de Ciencias Naturales. La experiencia de Fisiología Vegetal

La realización de viajes de campaña constituye un aporte fundamental para los estudios de grado de algunas carreras. Específicamente para alumnos del área biológica es la oportunidad de aprender en ambientes informales, realizar actividades que no podrían ser desarrolladas en el laboratorio y permite construir conocimiento a través de interacciones con el ambiente que invitan a observar, identificar, medir y comparar. En esta presentación se describen las características del viaje de campaña al Palmar de Colón del curso de Fisiología Vegetal de la Facultad de Ciencias Naturales y Museo, con el propósito de evaluar la experiencia piloto que el equipo docente viene desarrollando y definir algunas orientaciones para mejorar su aprovechamiento. El propósito de la actividad es que los alumnos integren contenidos previos de su carrera con los específicos del curso de Fisiología Vegetal para analizar, interpretar y explicar el comportamiento adaptativo de especies en ambientes naturales. Los alumnos deben completar una guía de actividades, en la registran parámetros descriptivos de cada ambiente, rasgos morfo-fisiológicos de las especies, miden procesos vinculados con el balance de agua y carbono y discuten su posible importancia en cada ambiente. Se realiza una puesta en común sobre cada ítem fomentando la discusión e intercambio de ideas. Con el fin de que los estudiantes tengan acceso a algunos equipos utilizados en la disciplina, la cátedra aporta aquellos que permitan efectuar mediciones morfológicas y fisiológicas de caracteres y procesos vinculados con los balances de agua y carbono. Se evalúa la experiencia a través de una encuesta.