PLS1, a gene encoding a tetraspanin-like protein, is required for penetration of rice leaf by the fungal pathogen Magnaporthe grisea

We describe in this study punchless, a nonpathogenic mutant from the rice blast fungus M. grisea, obtained by plasmid-mediated insertional mutagenesis. As do most fungal plant pathogens, M. grisea differentiates an infection structure specialized for host penetration called the appressorium. We show that punchless differentiates appressoria that fail to breach either the leaf epidermis or artificial membranes such as cellophane. Cytological analysis of punchless appressoria shows that they have a cellular structure, turgor, and glycogen content similar to those of wild type before penetration, but that they are unable to differentiate penetration pegs. The inactivated gene, PLS1, encodes a putative integral membrane protein of 225 aa (Pls1p). A functional Pls1p-green fluorescent protein fusion protein was detected only in appressoria and was localized in plasma membranes and vacuoles. Pls1p is structurally related to the tetraspanin family. In animals, these proteins are components of membrane signaling complexes controlling cell differentiation, motility, and adhesion. We conclude that PLS1 controls an appressorial function essential for the penetration of the fungus into host leaves.

Chlorophyll Synthesis in Dark-Grown Pine Primary Needles1

The pigment content of dark-grown primary needles of Pinus jeffreyi L. and Pinus sylvestris L. was determined by high-performance liquid chromatography. The state of protochlorophyllide a and of chlorophylls during dark growth were analyzed by in situ 77 K fluorescence spectroscopy. Both measurements unambiguously demonstrated that pine primary needles are able to synthesize chlorophyll in the dark. Norflurazon strongly inhibited both carotenoid and chlorophyll synthesis. Needles of plants treated with this inhibitor had low chlorophyll content, contained only traces of xanthophylls, and accumulated carotenoid precursors. The first form of chlorophyll detected in young pine needles grown in darkness had an emission maximum at 678 nm. Chlorophyll-protein complexes with in situ spectroscopic properties similar to those of fully green needles (685, 695, and 735 nm) later accumulated in untreated plants, whereas in norflurazon-treated plants the photosystem I emission at 735 nm was completely lacking. To better characterize the light-dependent chlorophyll biosynthetic pathway in pine needles, the 77 K fluorescence properties of in situ protochlorophyllide a spectral forms were studied. Photoactive and nonphotoactive protochlorophyllide a forms with emission properties similar to those reported for dark-grown angiosperms were found, but excitation spectra were substantially red shifted. Because of their lower chlorophyll content, norflurazon-treated plants were used to study the protochlorophyllide a photoreduction process triggered by one light flash. The first stable chlorophyllide photoproduct was a chlorophyllide a form emitting at 688 nm as in angiosperms. Further chlorophyllide a shifts usually observed in angiosperms were not detected. The rapid regeneration of photoactive protochlorophyllide a from nonphotoactive protochlorophyllide after one flash was demonstrated.

Estimating the Excess Investment in Ribulose-1,5-Bisphosphate Carboxylase/Oxygenase in Leaves of Spring Wheat Grown under Elevated CO21

Wheat (Triticum aestivum L.) was grown under CO2 partial pressures of 36 and 70 Pa with two N-application regimes. Responses of photosynthesis to varying CO2 partial pressure were fitted to estimate the maximal carboxylation rate and the nonphotorespiratory respiration rate in flag and preceding leaves. The maximal carboxylation rate was proportional to ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase (Rubisco) content, and the light-saturated photosynthetic rate at 70 Pa CO2 was proportional to the thylakoid ATP-synthase content. Potential photosynthetic rates at 70 Pa CO2 were calculated and compared with the observed values to estimate excess investment in Rubisco. The excess was greater in leaves grown with high N application than in those grown with low N application and declined as the leaves senesced. The fraction of Rubisco that was estimated to be in excess was strongly dependent on leaf N content, increasing from approximately 5% in leaves with 1 g N m−2 to approximately 40% in leaves with 2 g N m−2. Growth at elevated CO2 usually decreased the excess somewhat but only as a consequence of a general reduction in leaf N, since relationships between the amount of components and N content were unaffected by CO2. We conclude that there is scope for improving the N-use efficiency of C3 crop species under elevated CO2 conditions.

Energy Sources for HCO3− and CO2 Transport in Air-Grown Cells of Synechococcus UTEX 6251

Light-dependent inorganic C (Ci) transport and accumulation in air-grown cells of Synechococcus UTEX 625 were examined with a mass spectrometer in the presence of inhibitors or artificial electron acceptors of photosynthesis in an attempt to drive CO2 or HCO3− uptake separately by the cyclic or linear electron transport chains. In the presence of 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea, the cells were able to accumulate an intracellular Ci pool of 20 mm, even though CO2 fixation was completely inhibited, indicating that cyclic electron flow was involved in the Ci-concentrating mechanism. When 200 μm N,N-dimethyl-p-nitrosoaniline was used to drain electrons from ferredoxin, a similar Ci accumulation was observed, suggesting that linear electron flow could support the transport of Ci. When carbonic anhydrase was not present, initial CO2 uptake was greatly reduced and the extracellular [CO2] eventually increased to a level higher than equilibrium, strongly suggesting that CO2 transport was inhibited and that Ci accumulation was the result of active HCO3− transport. With 3-(3,4-dichlorophenyl)-1,1-dimethylurea-treated cells, Ci transport and accumulation were inhibited by inhibitors of CO2 transport, such as COS and Na2S, whereas Li+, an HCO3−-transport inhibitor, had little effect. In the presence of N,N-dimethyl-p-nitrosoaniline, Ci transport and accumulation were not inhibited by COS and Na2S but were inhibited by Li+. These results suggest that CO2 transport is supported by cyclic electron transport and that HCO3− transport is supported by linear electron transport.

Auxin Transport Is Required for Hypocotyl Elongation in Light-Grown but Not Dark-Grown Arabidopsis1

Many auxin responses are dependent on redistribution and/or polar transport of indoleacetic acid. Polar transport of auxin can be inhibited through the application of phytotropins such as 1-naphthylphthalamic acid (NPA). When Arabidopsis thaliana seedlings were grown in the light on medium containing 1.0 μm NPA, hypocotyl and root elongation and gravitropism were strongly inhibited. When grown in darkness, however, NPA disrupted the gravity response but did not affect elongation. The extent of inhibition of hypocotyl elongation by NPA increased in a fluence-rate-dependent manner to a maximum of about 75% inhibition at 50 μmol m−2 s−1 of white light. Plants grown under continuous blue or far-red light showed NPA-induced hypocotyl inhibition similar to that of white-light-grown plants. Plants grown under continuous red light showed less NPA-induced inhibition. Analysis of photoreceptor mutants indicates the involvement of phytochrome and cryptochrome in mediating this NPA response. Hypocotyls of some auxin-resistant mutants had decreased sensitivity to NPA in the light, but etiolated seedlings of these mutants were similar in length to the wild type. These results indicate that light has a significant effect on NPA-induced inhibition in Arabidopsis, and suggest that auxin has a more important role in elongation responses in light-grown than in dark-grown seedlings.

A novel clade of protistan parasites near the animal-fungal divergence.

Sequences of nuclear-encoded small-subunit rRNA genes have been determined for representatives of the enigmatic genera Dermocystidium, Ichthyophonus, and Psorospermium, protistan parasites of fish and crustaceans. The small-subunit rRNA genes from these parasites and from the "rosette agent" (also a parasite of fish) together form a novel, statistically supported clade. Phylogenetic analyses demonstrate this clade to diverge near the animal-fungal dichotomy, although more precise resolution is problematic. In the most parsimonious and maximally likely phylogenetic frameworks inferred from the most stably aligned sequence regions, the clade constitutes the most basal branch of the metazoa; but within a limited range of model parameters, and in some analyses that incorporate less well-aligned sequence regions, an alternative topology in which it diverges immediately before the animal-fungal dichotomy was recovered. Mitochondrial cristae of Dermocystidium spp. are flat, whereas those of Ichthyophonus hoferi appear tubulovesiculate. These results extend our understanding of the types of organisms from which metazoa and fungi may have evolved.

Extensive alteration of fungal gene transcript accumulation and elevation of G-protein-regulated cAMP levels by a virulence-attenuating hypovirus.

Persistent infection of the chestnut blight fungus Cryphonectria parasitica with the prototypic hypovirus CHVI-713 results in attenuation of fungal virulence (hypo-virulence) and reduced accumulation of the GTP-binding (G) protein a subunit CPG-1. Transgenic cosuppression of CPG-1 accumulation in the absence of virus infection also confers hypovirulence. We now report the use of mRNA differential display to examine the extent to which virus infection alters fungal gene transcript accumulation and to assess the degree to which modification of CPG-1 signal transduction contributes to this alteration. More than 400 PCR products were identified that either increased (296 products) or decreased (127 products) in abundance as a result of virus infection. Significantly, 65% of these products exhibited similar changes as a result of CPG-1 cosuppression in the absence of virus infection. We also report that both virus infection and CPG-1 cosuppression elevate cAMP levels 3- to 5-fold. Additionally, it was possible to mimic the effect of virus infection and CPG-1 cosuppression on transcript accumulation for representative fungal genes by drug-induced elevation of cAMP levels. These results strengthen and extend previous indications that hypovirus infection causes a significant and persistent alteration of fungal gene expression/transcript accumulation. They further show that this alteration is primarily mediated through modification of the CPG-1 signaling pathway and suggest that, similar to mammalian Gi alpha subunits, CPG-1 functions as a negative modulator of adenylyl cyclase. Finally, these results suggest a role for G-protein-regulated cAMP accumulation in hypovirus-mediated alteration of fungal gene expression.

The terminal Paleozoic fungal event: evidence of terrestrial ecosystem destabilization and collapse.

Because of its prominent role in global biomass storage, land vegetation is the most obvious biota to be investigated for records of dramatic ecologic crisis in Earth history. There is accumulating evidence that, throughout the world, sedimentary organic matter preserved in latest Permian deposits is characterized by unparalleled abundances of fungal remains, irrespective of depositional environment (marine, lacustrine, fluviatile), floral provinciality, and climatic zonation. This fungal event can be considered to reflect excessive dieback of arboreous vegetation, effecting destabilization and subsequent collapse of terrestrial ecosystems with concomitant loss of standing biomass. Such a scenario is in harmony with predictions that the Permian-Triassic ecologic crisis was triggered by the effects of severe changes in atmospheric chemistry arising from the rapid eruption of the Siberian Traps flood basalts.

Fate of biological control introductions: monitoring an Australian fungal pathogen of grasshoppers in North America.

In North America there are two generally recognized pathotypes (pathotypes 1 and 2) of the fungus Entomophaga grylli which show host-preferential infection of grasshopper subfamilies. Pathotype 3, discovered in Australia, has a broader grasshopper host range and was considered to be a good biocontrol agent. Between 1989 and 1991 pathotype 3 was introduced at two field sites in North Dakota. Since resting spores are morphologically indistinguishable among pathotypes, we used pathotype-specific DNA probes to confirm pathotype identification in E. grylli-infected grasshoppers collected at the release sites in 1992, 1993, and 1994. In 1992, up to 23% of E. grylli-infected grasshoppers of the subfamilies Melanoplinae, Oedipodinae, and Gomphocerinae were infected by pathotype 3, with no infections > 1 km from the release sites. In 1993, pathotype 3 infections declined to 1.7%. In 1994 grasshopper populations were low and no pathotype 3 infections were found. The frequency of pathotype 3 infection has declined to levels where its long-term survival in North America is questionable. Analyses of biocontrol releases are critical to evaluating the environmental risks associated with these ecological manipulations, and molecular probes are powerful tools for monitoring biocontrol releases.

Fungal metabolic model for human type I hereditary tyrosinaemia.

Type I hereditary tyrosinaemia (HT1) is a severe human inborn disease resulting from loss of fumaryl-acetoacetate hydrolase (Fah). Homozygous disruption of the gene encoding Fah in mice causes neonatal lethality, seriously limiting use of this animal as a model. We report here that fahA, the gene encoding Fah in the fungus Aspergillus nidulans, encodes a polypeptide showing 47.1% identity to its human homologue, fahA disruption results in secretion of succinylacetone (a diagnostic compound for human type I tyrosinaemia) and phenylalanine toxicity. We have isolated spontaneous suppressor mutations preventing this toxicity, presumably representing loss-of-function mutations in genes acting upstream of fahA in the phenylalanine catabolic pathway. Analysis of a class of these mutations demonstrates that loss of homogentisate dioxygenase (leading to alkaptonuria in humans) prevents the effects of a Fah deficiency. Our results strongly suggest human homogentisate dioxygenase as a target for HT1 therapy and illustrate the usefulness of this fungus as an alternative to animal models for certain aspects of human metabolic diseases.

NDR1, a locus of Arabidopsis thaliana that is required for disease resistance to both a bacterial and a fungal pathogen.

We have employed Arabidopsis thaliana as a model host plant to genetically dissect the molecular pathways leading to disease resistance. A. thaliana accession Col-0 is susceptible to the bacterial pathogen Pseudomonas syringae pv. tomato strain DC3000 but resistant in a race-specific manner to DC3000 carrying any one of the cloned avirulence genes avrB, avrRpm1, avrRpt2, and avrPph3. Fast-neutron-mutagenized Col-0 M2 seed was screened to identify mutants susceptible to DC3000(avrB). Disease assays and analysis of in planta bacterial growth identified one mutant, ndr1-1 (nonrace-specific disease resistance), that was susceptible to DC3000 expressing any one of the four avirulence genes tested. Interestingly, a hypersensitive-like response was still induced by several of the strains. The ndr1-1 mutation also rendered the plant susceptible to several avirulent isolates of the fungal pathogen Peronospora parasitica. Genetic analysis of ndr1-1 demonstrated that the mutation segregated as a single recessive locus, located on chromosome III. Characterization of the ndr1-1 mutation suggests that a common step exists in pathways of resistance to two unrelated pathogens.

Applicazione della spettrometria di massa MALDI-TOF in microbiologia clinica

Riassunto La spettrometria di massa (MS) nata negli anni ’70 trova oggi, grazie alla tecnologia Matrix-Assisted Laser Desorption Ionization-Time of Flight (MALDI-TOF), importanti applicazioni in diversi settori: biotecnologico (per la caratterizzazione ed il controllo di qualità di proteine ricombinanti ed altre macromolecole), medico–clinico (per la diagnosi di laboratorio di malattie e per lo sviluppo di nuovi trattamenti terapeutici mirati), alimentare ed ambientale. Negli ultimi anni, questa tecnologia è diventata un potente strumento anche per la diagnosi di laboratorio in microbiologia clinica, rivoluzionando il flusso di lavoro per una rapida identificazione di batteri e funghi, sostituendo l’identificazione fenotipica convenzionale basata su saggi biochimici. Attualmente mediante MALDI-TOF MS sono possibili due diversi approcci per la caratterizzazione dei microrganismi: (1) confronto degli spettri (“mass spectra”) con banche dati contenenti profili di riferimento (“database fingerprints”) e (2) “matching” di bio-marcatori con banche dati proteomiche (“proteome database”). Recentemente, la tecnologia MALDI-TOF, oltre alla sua applicazione classica nell’identificazione di microrganismi, è stata utilizzata per individuare, indirettamente, meccanismi di resistenza agli antibiotici. Primo scopo di questo studio è stato verificare e dimostrare l’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF MS mediante approccio di comparazione degli spettri di differenti microrganismi di interesse medico per i quali l’identificazione risultava impossibile a causa della completa assenza o presenza limitata, di spettri di riferimento all’interno della banca dati commerciale associata allo strumento. In particolare, tale scopo è stato raggiunto per i batteri appartenenti a spirochete del genere Borrelia e Leptospira, a miceti filamentosi (dermatofiti) e protozoi (Trichomonas vaginalis). Secondo scopo di questo studio è stato valutare il secondo approccio identificativo basato sulla ricerca di specifici marcatori per differenziare parassiti intestinali di interesse medico per i quali non è disponibile una banca dati commerciale di riferimento e la sua creazione risulterebbe particolarmente difficile e complessa, a causa della complessità del materiale biologico di partenza analizzato e del terreno di coltura nei quali questi protozoi sono isolati. Terzo ed ultimo scopo di questo studio è stata la valutazione dell’applicabilità della spettrometria di massa con tecnologia MALDI-TOF per lo studio delle resistenze batteriche ai carbapenemi. In particolare, è stato messo a punto un saggio di idrolisi dei carbapenemi rilevata mediante MALDI-TOF MS in grado di determinare indirettamente la produzione di carbapenemasi in Enterobacteriaceae. L’efficacia identificativa della metodica MALDI-TOF mediante l’approccio di comparazione degli spettri è stata dimostrata in primo luogo per batteri appartenenti al genere Borrelia. La banca dati commerciale dello strumento MALDI-TOF MS in uso presso il nostro laboratorio includeva solo 3 spettri di riferimento appartenenti alle specie B. burgdorferi ss, B. spielmani e B. garinii. L’implementazione del “database” con specie diverse da quelle già presenti ha permesso di colmare le lacune identificative dovute alla mancanza di spettri di riferimento di alcune tra le specie di Borrelia più diffuse in Europa (B. afzelii) e nel mondo (come ad esempio B. hermsii, e B. japonica). Inoltre l’implementazione con spettri derivanti da ceppi di riferimento di specie già presenti nel “database” ha ulteriormente migliorato l’efficacia identificativa del sistema. Come atteso, il ceppo di isolamento clinico di B. lusitaniae (specie non presente nel “database”) è stato identificato solo a livello di genere corroborando, grazie all’assenza di mis-identificazione, la robustezza della “nuova” banca dati. I risultati ottenuti analizzando i profili proteici di ceppi di Borrelia spp. di isolamento clinico, dopo integrazione del “database” commerciale, indicano che la tecnologia MALDI-TOF potrebbe essere utilizzata come rapida, economica ed affidabile alternativa ai metodi attualmente utilizzati per identificare ceppi appartenenti a questo genere. Analogamente, per il genere Leptospira dopo la creazione ex-novo della banca dati “home-made”, costruita con i 20 spettri derivati dai 20 ceppi di riferimento utilizzati, è stata ottenuta una corretta identificazione a livello di specie degli stessi ceppi ri-analizzati in un esperimento indipendente condotto in doppio cieco. Il dendrogramma costruito con i 20 MSP-Spectra implementati nella banca dati è formato da due rami principali: il primo formato dalla specie non patogena L. biflexa e dalla specie a patogenicità intermedia L. fainei ed il secondo che raggruppa insieme le specie patogene L. interrogans, L. kirschneri, L. noguchii e L. borgpetersenii. Il secondo gruppo è ulteriormente suddiviso in due rami, contenenti rispettivamente L. borgpetersenii in uno e L. interrogans, L. kirschneri e L. noguchii nell’altro. Quest’ultimo, a sua volta, è suddiviso in due rami ulteriori: il primo comprendente la sola specie L. noguchii, il secondo le specie L. interrogans e L. kirshneri non separabili tra loro. Inoltre, il dendrogramma costruito con gli MSP-Spectra dei ceppi appartenenti ai generi Borrelia e Leptospira acquisiti in questo studio, e appartenenti al genere Brachyspira (implementati in un lavoro precedentemente condotto) mostra tre gruppi principali separati tra loro, uno per ogni genere, escludendo possibili mis-identificazioni tra i 3 differenti generi di spirochete. Un’analisi più approfondita dei profili proteici ottenuti dall’analisi ha mostrato piccole differenze per ceppi della stessa specie probabilmente dovute ai diversi pattern proteici dei distinti sierotipi, come confermato dalla successiva analisi statistica, che ha evidenziato picchi sierotipo-specifici. È stato, infatti, possibile mediante la creazione di un modello statistico dedicato ottenere un “pattern” di picchi discriminanti in grado di differenziare a livello di sierotipo sia i ceppi di L. interrogans sia i ceppi di L. borgpetersenii saggiati, rispettivamente. Tuttavia, non possiamo concludere che i picchi discriminanti da noi riportati siano universalmente in grado di identificare il sierotipo dei ceppi di L. interrogans ed L. borgpetersenii; i picchi trovati, infatti, sono il risultato di un’analisi condotta su uno specifico pannello di sierotipi. È stato quindi dimostrato che attuando piccoli cambiamenti nei parametri standardizzati come l’utilizzo di un modello statistico e di un programma dedicato applicato nella routine diagnostica è possibile utilizzare la spettrometria di massa MALDI-TOF per una rapida ed economica identificazione anche a livello di sierotipo. Questo può significativamente migliorare gli approcci correntemente utilizzati per monitorare l’insorgenza di focolai epidemici e per la sorveglianza degli agenti patogeni. Analogamente a quanto dimostrato per Borrelia e Leptospira, l’implementazione della banca dati dello spettrometro di massa con spettri di riferimento di miceti filamentosi (dermatofiti) si è rilevata di particolare importanza non solo per l’identificazione di tutte le specie circolanti nella nostra area ma anche per l’identificazione di specie la cui frequenza nel nostro Paese è in aumento a causa dei flussi migratori dalla zone endemiche (M. audouinii, T. violaceum e T. sudanense). Inoltre, l’aggiornamento del “database” ha consentito di superare la mis-identificazione dei ceppi appartenenti al complesso T. mentagrophytes (T. interdigitale e T. mentagrophytes) con T. tonsurans, riscontrata prima dell’implementazione della banca dati commerciale. Il dendrogramma ottenuto dai 24 spettri implementati appartenenti a 13 specie di dermatofiti ha rivelato raggruppamenti che riflettono quelli costruiti su base filogenetica. Sulla base dei risultati ottenuti mediante sequenziamento della porzione della regione ITS del genoma fungino non è stato possibile distinguere T. interdigitale e T. mentagrophytes, conseguentemente anche gli spettri di queste due specie presentavano picchi dello stesso peso molecoalre. Da sottolineare che il dendrogramma costruito con i 12 profili proteici già inclusi nel database commerciale e con i 24 inseriti nel nuovo database non riproduce l’albero filogenetico per alcune specie del genere Tricophyton: gli spettri MSP già presenti nel database e quelli aggiunti delle specie T. interdigitale e T. mentagrophytes raggruppano separatamente. Questo potrebbe spiegare le mis-identificazioni di T. interdigitale e T. mentagrophytes con T. tonsurans ottenute prima dell’implementazione del database. L’efficacia del sistema identificativo MALDI-TOF è stata anche dimostrata per microrganismi diversi da batteri e funghi per i quali la metodica originale è stata sviluppata. Sebbene tale sistema identificativo sia stato applicato con successo a Trichomonas vaginalis è stato necessario apportare modifiche nei parametri standard previsti per l’identificazione di batteri e funghi. Le interferenze riscontrate tra i profili proteici ottenuti per i due terreni utilizzati per la coltura di questo protozoo e per i ceppi di T. vaginalis hanno, infatti, reso necessario l’utilizzo di nuovi parametri per la creazione degli spettri di riferimento (MSP-Spectra). L’importanza dello sviluppo del nuovo metodo risiede nel fatto che è possibile identificare sulla base del profilo proteico (e non sulla base di singoli marcatori) microorganismi cresciuti su terreni complessi che potrebbero presentare picchi nell'intervallo di peso molecolare utilizzato a scopo identificativo: metaboliti, pigmenti e nutrienti presenti nel terreno possono interferire con il processo di cristallizzazione e portare ad un basso punteggio identificativo. Per T. vaginalis, in particolare, la “sottrazione” di picchi dovuti a molecole riconducibili al terreno di crescita utilizzato, è stata ottenuta escludendo dall'identificazione l'intervallo di peso molecolare compreso tra 3-6 kDa, permettendo la corretta identificazione di ceppi di isolamento clinico sulla base del profilo proteico. Tuttavia, l’elevata concentrazione di parassita richiesta (105 trofozoiti/ml) per una corretta identificazione, difficilmente ottenibile in vivo, ha impedito l’identificazione di ceppi di T. vaginalis direttamente in campioni clinici. L’approccio identificativo mediante individuazione di specifici marcatori proteici (secondo approccio identificativo) è stato provato ed adottato in questo studio per l’identificazione e la differenziazione di ceppi di Entamoeba histolytica (ameba patogena) ed Entamoeba dispar (ameba non patogena), specie morfologiacamente identiche e distinguibili solo mediante saggi molecolari (PCR) aventi come bersaglio il DNA-18S, che codifica per l’RNA della subunità ribosomiale minore. Lo sviluppo di tale applicazione ha consentito di superare l’impossibilità della creazione di una banca dati dedicata, a causa della complessità del materiale fecale di partenza e del terreno di coltura impiagato per l’isolamento, e di identificare 5 picchi proteici in grado di differenziare E. histolytica da E. dispar. In particolare, l’analisi statistica ha mostrato 2 picchi specifici per E. histolytica e 3 picchi specifici per E. dispar. L’assenza dei 5 picchi discriminanti trovati per E. histolytica e E. dispar nei profili dei 3 differenti terreni di coltura utilizzati in questo studio (terreno axenico LYI-S-2 e terreno di Robinson con e senza E. coli) permettono di considerare questi picchi buoni marcatori in grado di differenziare le due specie. La corrispondenza dei picchi con il PM di due specifiche proteine di E. histolytica depositate in letteratura (Amoebapore A e un “unknown putative protein” di E. histolytica ceppo di riferimento HM-1:IMSS-A) conferma la specificità dei picchi di E. histolytica identificati mediante analisi MALDI-TOF MS. Lo stesso riscontro non è stato possibile per i picchi di E. dispar in quanto nessuna proteina del PM di interesse è presente in GenBank. Tuttavia, va ricordato che non tutte le proteine E. dispar sono state ad oggi caratterizzate e depositate in letteratura. I 5 marcatori hanno permesso di differenziare 12 dei 13 ceppi isolati da campioni di feci e cresciuti in terreno di Robinson confermando i risultati ottenuti mediante saggio di Real-Time PCR. Per un solo ceppo di isolamento clinico di E. histolytica l’identificazione, confermata mediante sequenziamento della porzione 18S-rDNA, non è stata ottenuta mediante sistema MALDI-TOF MS in quanto non sono stati trovati né i picchi corrispondenti a E. histolytica né i picchi corrispondenti a E. dispar. Per questo ceppo è possibile ipotizzare la presenza di mutazioni geno/fenotipiche a livello delle proteine individuate come marcatori specifici per E. histolytica. Per confermare questa ipotesi sarebbe necessario analizzare un numero maggiore di ceppi di isolamento clinico con analogo profilo proteico. L’analisi condotta a diversi tempi di incubazione del campione di feci positivo per E. histolytica ed E. dipar ha mostrato il ritrovamento dei 5 picchi discriminanti solo dopo 12 ore dall’inoculo del campione nel terreno iniziale di Robinson. Questo risultato suggerisce la possibile applicazione del sistema MALDI-TOF MS per identificare ceppi di isolamento clinico di E. histolytica ed E. dipar nonostante la presenza di materiale fecale che materialmente può disturbare e rendere difficile l’interpretazione dello spettro ottenuto mediante analisi MALDI-TOF MS. Infine in questo studio è stata valutata l’applicabilità della tecnologia MALDI-TOF MS come saggio fenotipico rapido per la determinazione di ceppi produttori di carbapenemasi, verificando l'avvenuta idrolisi del meropenem (carbapeneme di riferimento utilizzato in questo studio) a contatto con i ceppi di riferimento e ceppi di isolamento clinico potenzialmente produttori di carbapenemasi dopo la messa a punto di un protocollo analitico dedicato. Il saggio di idrolisi del meropenem mediante MALDI-TOF MS ha dimostrato la presenza o l’assenza indiretta di carbapenemasi nei 3 ceppi di riferimento e nei 1219 (1185 Enterobacteriaceae e 34 non-Enterobacteriaceae) ceppi di isolamento clinico inclusi nello studio. Nessuna interferenza è stata riscontrata per i ceppi di Enterobacteriaceae variamente resistenti ai tre carbapenemi ma risultati non produttori di carbapenemasi mediante i saggi fenotipici comunemente impiegati nella diagnostica routinaria di laboratorio: nessuna idrolisi del farmaco è stata infatti osservata al saggio di idrolisi mediante MALDI-TOF MS. In un solo caso (ceppo di K. pneumoniae N°1135) è stato ottenuto un profilo anomalo in quanto presenti sia i picchi del farmaco intatto che quelli del farmaco idrolizzato. Per questo ceppo resistente ai tre carbapenemi saggiati, negativo ai saggi fenotipici per la presenza di carbapenemasi, è stata dimostrata la presenza del gene blaKPC mediante Real-Time PCR. Per questo ceppo si può ipotizzare la presenza di mutazioni a carico del gene blaKPC che sebbene non interferiscano con il suo rilevamento mediante PCR (Real-Time PCR positiva), potrebbero condizionare l’attività della proteina prodotta (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia negativi) riducendone la funzionalità come dimostrato, mediante analisi MALDI-TOF MS, dalla presenza dei picchi relativi sia all’idrolisi del farmaco sia dei picchi relativi al farmaco intatto. Questa ipotesi dovrebbe essere confermata mediante sequenziamento del gene blaKPC e successiva analisi strutturale della sequenza amminoacidica deducibile. L’utilizzo della tecnologia MALDI-TOF MS per la verifica dell’avvenuta idrolisi del maropenem è risultato un saggio fenotipico indiretto in grado di distinguere, al pari del test di Hodge modificato impiegato comunemente nella routine diagnostica in microbiologia, un ceppo produttore di carbapenemasi da un ceppo non produttore sia per scopi diagnostici che per la sorveglianza epidemiologica. L’impiego del MALDI-TOF MS ha mostrato, infatti, diversi vantaggi rispetto ai metodi convenzionali (Saggio di Hodge modificato e Test di Sinergia) impiegati nella routine diagnostica di laboratorio i quali richiedono personale esperto per l’interpretazione del risultato e lunghi tempi di esecuzione e di conseguenza di refertazione. La semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questa tecnica un metodo accurato e rapido. Inoltre, il metodo risulta conveniente dal punto di vista economico, con un costo totale stimato di 1,00 euro per ceppo analizzato. Tutte queste considerazioni pongono questa metodologia in posizione centrale in ambito microbiologico anche nel caso del rilevamento di ceppi produttori di carbapenemasi. Indipendentemente dall’approccio identificativo utilizzato, comparato con i metodi convenzionali il MALDI-TOF MS conferisce in molti casi un guadagno in termini di tempo di lavoro tecnico (procedura pre-analititca per la preparazione dei campioni) e di tempo di ottenimento dei risultati (procedura analitica automatizzata). Questo risparmio di tempo si accentua quando sono analizzati in contemporanea un maggior numero di isolati. Inoltre, la semplicità e la facilità richieste per la preparazione dei campioni e l’immediata acquisizione dei dati rendono questo un metodo di identificazione accurato e rapido risultando più conveniente anche dal punto di vista economico, con un costo totale di 0,50 euro (materiale consumabile) per ceppo analizzato. I risultati ottenuti dimostrano che la spettrometria di massa MALDI-TOF sta diventando uno strumento importante in microbiologia clinica e sperimentale, data l’elevata efficacia identificativa, grazie alla disponibilità sia di nuove banche dati commerciali sia di aggiornamenti delle stesse da parte di diversi utenti, e la possibilità di rilevare con successo anche se in modo indiretto le antibiotico-resistenze.

Retinal microglia are activated by systemic fungal infection

Purpose: To determine whether systemic fungal infection could cause activation of retinal microglia and therefore could be potentially harmful for patients with retinal degenerative diseases. Methods: Activation of retinal microglia was measured in a model of sublethal invasive candidiasis in C57BL/6J mice by (i) confocal immunofluorescence and (ii) flow cytometry analysis, using anti-CD11b, anti-Iba1, anti-MHCII and anti-CD45 antibodies. Results: Systemic fungal infection causes activation of retinal microglia, with phenotypic changes in morphology, surface markers expression, and microglial re-location in retinal layers. Conclusions: As an excessive or prolonged microglial activation may lead to chronic inflammation with severe pathological side effects, causing or worsening the course of retinal dystrophies, a systemic infection may represent a risk factor to be considered in patients with ocular neurodegenerative diseases, such as diabetic retinopathy, glaucoma, age-related macular degeneration or retinitis pigmentosa.

Effect of commercial amino acids on iron nutrition of tomato plants grown under lime-induced iron deficiency

The objective of this work was to study the effect of root and foliar application of two commercial products containing amino acids from plant and animal origin on iron (Fe) nutrition of tomato seedlings cultivated in two nutrient media: lime and normal nutrient solutions. In the foliar-application experiment, each product was sprayed with 0.5 and 0.7 mL L–1 2, 7, 12, and 17 d after transplanting. In the root application experiment, 0.1 and 0.2 mL L–1 of amino acids products were added to the nutrient solutions. In both experiments, untreated control plants were included as well. Foliar and root application of the product containing amino acids from animal origin caused severe plant-growth depression and nonpositive effects on Fe nutrition were found. In contrast, the application of the product from plant origin stimulated plant growth. Furthermore, significantly enhanced root and leaf FeIII-chelate reductase activity, chlorophyll concentration, leaf Fe concentration, and FeII : Fe ratio were found in tomato seedlings treated with the product from plant origin, especially when the amino acids were directly applied to the roots. These effects were more evident in plants developed under lime-induced Fe deficiency. The positive results on Fe uptake may be related to the action of glutamic acid, the most abundant amino acid in the formulation of the product from plant origin.