Estudi comparatiu de l'algorisme basat en una colònia artificial d'abelles

La finalitat d'aquest projecte és la realització d'un estudi comparatiu de l'algoritme basat en una colònia artificial d'abelles, Artificial Bee Colony (ABC), comparat amb un conjunt d'algoritmes fonamentats en el paradigma de la computació evolutiva. S'utilitzarà l'eficàcia a l'hora d'optimitzar diverses funcions com a mesura comparativa. Els algoritmes amb els quals es comparara l'algoritme ABC són: algoritmes genètics, evolució diferencial i optimització amb eixam de partícules.

Inteligencia artificial en vehiculo

Desarrollo de un robot seguidor de líneas, en el que se implementan diversas soluciones de las áreas de sistemas embebidos e inteligencia artificial.

Molecular diagnosis of eosinophilic meningitis due to Angiostrongylus cantonensis (Nematoda: Metastrongyloidea) by polymerase chain reaction-DNA sequencing of cerebrospinal fluids of patients

Cerebrospinal fluid (CSF) samples from clinically diagnosed patients with detectable Angiostrongylus canto-nensis-specific antibodies (n = 10), patients with clinically suspected cases that tested negative for A. cantonensis-an-tibodies (n = 5) and patients with cerebral gnathostomiasis (n = 2) and neurocysticercosis (n = 2) were examined by a single-step polymerase chain reaction (PCR) method using the AC primers for the 66-kDa native protein gene. The PCR method detected A. cantonensis DNA in CSF samples from four of 10 serologically confirmed angiostrongyliasis cases. The PCR results were negative for the remaining CSF samples. The nucleotide sequences of three positive CSF-PCR samples shared 98.8-99.2% similarity with the reference sequence of A. cantonensis. These results indicate the potential application of this PCR assay with clinical CSF samples for additional support in the confirmation of eosinophilic meningitis due to A. cantonensis.

New human kallikrein 14: enzymatic characterization and inhibitors development.

RESUME DESTINE A UN LARGE PUBLIC En biologie, si une découverte permet de répondre à quelques questions, en général elle en engendre beaucoup d'autres. C'est ce qui s'est produit récemment dans le monde des kallicréines. De la famille des protéases, protéines ayant la faculté de couper plus ou moins spécifiquement d'autres protéines pour exercer un rôle biologique, la famille des kallicréines humaines n'était composée que de 3 membres lors du siècle dernier. Parmi eux, une kallicréine mondialement utilisée pour détecter le cancer de la prostate, le PSA. En 2000, un chercheur de l'hôpital universitaire Mont Sinaï à Toronto, le Professeur Eleftherios Diamandis, a découvert la présence de 12 nouveaux gènes appartenant à cette famille, situés sur le même chromosome que les 3 premières kallicréines. Cette découverte majeure a placé les spécialistes des kallicréines face à une montagne d'interrogations car les fonctions de ces nouvelles protéases étaient totalement inconnues. La kallicréine humaine 14 (hK14) présente un intérêt particulier, car elle se retrouve associée à différents cancers, notamment les carcinomes ovariens et mammaires. Cette association ne répond cependant pas à la fonction de cette protéase. L'objectif de ce travail de thèse était donc de découvrir, dans un premier temps, la spécificité de cette nouvelle kallicréine, c'est-à-dire le type de coupure qu'elle engendre au niveau des protéines qu'elle cible. Utilisant une technologie de pointe qui exploite la propriété des bactériophages à se répliquer dans les bactéries à l'infini, des dizaines de millions de combinaisons protéiques aléatoires ont été présentées à hK14, qui a pu sélectionner celles qui lui étaient favorables pour la coupure. Cette technique qualitative porte le nom de Phage Display Substrate. Une fois la sélection réalisée, il fallait transférer ces séquences coupées ou substrats dans un système permettant de donner une valeur quantitative à l'efficacité de coupure. Pour cela nous avons développé une technologie qui permet d'évaluer cette efficacité en utilisant des protéines fluorescentes de méduse, modifiées génétiquement, dont l'excitation de la première (CFP : cyan fluorescent protein) par la lumière à une certaine longue d'onde permet le transfert d'énergie à la seconde (YFP : yellow fluorescent protein), via un substrat qui les lie. Pour que ce transfert d'énergie se produise, il faut que les deux protéines fluorescentes soient proches, comme c'est le cas lorsqu'elles sont liées par un substrat. La coupure de ce lien provoque un changement de transfert d'énergie qui est quantifiable en utilisant un spectrofluoromètre. Cette technologie permet donc de suivre la réaction d'hydrolyse (coupure) des protéases. Afin de poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre la fonction biologique d'hK14 ainsi que son éventuelle implication dans le cancer, nous avons développé des inhibiteurs spécifiques d'hK14. Les séquences qui on été le plus efficacement coupées par hK14 ont été utilisées pour transformer deux types d'inhibiteurs classiques, qui circulent dans notre sang, en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Selon les résultats obtenus in vitro, ils pourront être évalués in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. RESUME Les protéases sont des enzymes impliquées dans des processus physiologiques mais aussi parfois pathologiques. La famille des kallicréines tissulaires humaines représente le plus grand groupe de protéases humaines, dont plusieurs pourraient participer au développement de certaines maladies. D'autre part, ces protéases sont apparues comme des marqueurs de pathogénicité potentiels, notamment dans les cas de cancers hormono-dépendants. La kallicréine humaine 14 a été récemment découverte et son implication dans quelques maladies, particulièrement dans le cas de tumeurs, semble probable. En effet, son expression génique est augmentée au niveau des tissus cancéreux de la prostate et du sein et son expression protéique s'est révélée plus élevée dans le sérum de patientes atteintes d'un cancer du sein ou des ovaires. Cependant, comme c'est le cas pour la plupart des kallicréines, sa fonction est encore inconnue. Afin de mieux connaître son rôle biologique et/ou pathologique, nous avons décidé de caractériser son activité enzymatique. Nous avons tout d'abord mis au point un système de substrats entièrement biologique permettant d'étudier in vitro l'activité des protéases. Ce système est basé sur le phénomène de FRET, à savoir le transfert d'énergie de résonance fluorescente qui intervient entre deux molécules fluorescentes voisines si le spectre d'émission de la protéine donneuse chevauche le spectre d'excitation de la protéine receveuse. Nous avons fusionné de manière covalente une protéine fluorescente bleue (CFP) et une jaune (YFP) en les liant avec diverses séquences. Par clivage de la séquence de liaison, une perte du transfert d'énergie peut être mesurée par un spectrofluoromètre. Cette technologie représente un moyen facile de suivre la réaction d'hydrolyse des protéases. Les conditions optimales de production de ces substrats CFP-YFP ont été déterminées, de même que les paramètres pouvant éventuellement influencer le FRET. Ce système possède une grande résistance à la protéolyse non spécifique et est applicable à un grand nombre de protéase. Contrairement aux substrats fluorogéniques, il permet d'étudier les acides aminés se trouvant des deux côtés du site de clivage. Ce système étant entièrement biologique, il est le reflet des interactions protéine-protéine et représente un outil biologique facile, bon marché et rapide pour caractériser les protéases. Dans un premier temps, hK14 a été mise en présence d' une banque de haute diversité de pentapeptides aléatoires présentée à la surface de phages afin d'identifier des substrats spécifiques. Ensuite, le système CFP-YFP a été employé pour trier les peptides sélectionnés afin d'identifier les séquences de substrats les plus sensibles et spécifiques pour hK14. Nous avons montré, qu'en plus de sa prévisible activité de type trypsine, hK14 possède aussi une très surprenante activité de type chymotrypsine. Les séquences les plus sensibles ont été choisies pour cribler la banque de donnée Swissprot, permettant ainsi l'identification de 6 substrats protéiques humains potentiels pour hK14. Trois d'entre eux, la laminine α-5, le collagène IV et la matriline-4, qui sont des composants de la matrice extracellulaire, ont démontré une grande susceptibilité à l'hydrolyse par hK14. De plus, la séparation éléctrophorétique a montré que la dégradation de la laminine α-5 et de la matriline-4 par hK14 devait se produire aux sites identifiés par la technologie du phage display. Pour terminer, nous avons transformé, par mutagenèse dirigée, deux serpines (inhibiteurs de protéases de type sérine) connues, AAT et ACT (alpha anti-trypsine et alpha anti-chymotrypsine), qui inhibent un vaste éventail d'enzymes humaines en inhibiteurs d'hK14 hautement efficaces et spécifiques. Ces inhibiteurs pourront être utilisés d'une part pour poursuivre certaines expériences permettant de mieux comprendre l'implication d'hK14 dans des voies physiologiques ou dans le cancer et d'autre part pour les évaluer in vivo en tant que traitement potentiel contre le cancer. SUMMARY Proteases consist of enzymes involved in physiological events, but also, in case of dysregulation, in pathogenicity. The human tissue kallikrein family represents the largest human protease cluster and includes several members that either could participate in the course of certain diseases or emerged as potential biological markers, especially in hormone dependent cancers. The human kallikrein 14 has been recently discovered and suggested implications in some disorders, particularly in tumors since its gene expression is up-regulated in prostate and breast cancer tissues and its protein expression increased in the serum of patients with breast and ovarian cancers. However, like most kallikreins, its function remains unknown. To better understand hK14 biological and/or pathological role, we decided to characterize its enzymatic activity. First of all, we developped a biological system suitable for in vitro study of protease activity. This system is based on the so-called FRET phenomenon, that is the Fluorescence Resonance Energy Transfer that occurs between two nearby fluorescent proteins if the emission spectrum of the donor overlaps the excitation spectrum of the acceptor. We fused covalently a cyan fluorescent protein (CFP) and a yellow fluorescent protein (YFP) with diverses sequences. Upon cleavage of the linker sequence by protease, the loss of energy transfer can be measured by a spectrofluorometer allowing an easy following of hydrolysis reaction. The optimal conditions to produce in bacterial system these CFP-YFP substrates were determined as well as the parameters that could eventually influence the FRET. This system demonstrated a high degree of resistance to non-specific proteolysis and applicability to various conditions corresponding to a great number of existing proteases. Other avantages are the possibility to study the amino acids located both sides of the cleavage site as well as the interest to work in a full biological system reflecting protein-protein interaction. A phage substrate library with exhaustive diversity was used prior to CFP-substrate-YFP system to isolate specific human kallikrein 14 substrates. After that the CFP-YFP system was used to sort peptides and identify highly sensitive and specific substrate sequences for hK14. We showed that besides its predictable trypsin-like activity, hK14 also possesses a surprising chymotrypsin-like activity. The screening of the Swissprot database was achieved with the most sensitive sequences and allowed the identification of 6 potential human protein substrates for hK14. Three of them, laminin α-5, collagen IV and matrilin-4, which are components of the extracellular matrix were incubated with hK14, by which they were efficiently hydrolyzed. Moreover, electrophoretic separation revealed that degradation of laminin α-5 and matrilin-4 by hK14 generated fragments with identical molecular size than the predicted N-terminal fragments that would result from hK14 specific cleavage, proving the value of phage display substrate to identify potential substrates. Finally, with site-directed mutagenesis, we transformed two well-known serpins (serine protease inhibitors), AAT and ACT (alpha anti-trypsin and alpha anti-chymotrypsin), which inhibit a vast spectrum of human enzymes into highly efficient and specific hK14 inhibitors. These inhibitors will be used to pursue experiments that could help understand hK14 implication in physiological pathways as well as in cancer biology and also to perform their in vivo evalution as potential cancer treatment.

Exploring the mechanisms regulating nutrient bioavailability and lipid metabolism through a nutrigenomics approach

SUMMARY Following the complete sequencing of the human genome, the field of nutrition has begun utilizing this vast quantity of information to comprehensively explore the interactions between diet and genes. This approach, coined nutrigenomics, aims to determine the influence of common dietary ingredients on the genome, and attempts to relate the resulting different phenotypes to differences in the cellular and/or genetic response of the biological system. However, complementary to defining the biological outcomes of dietary ingredients, we must also understand the influence of the multiple factors (such as the microbiota, bile, and function of transporters) that may contribute to the bioavailability, and ultimately bioefficacy, of these ingredients. The gastrointestinal tract (GIT) is the body's foremost tissue boundary, interacting with nutrients, exogenous compounds and microbiota, and whose condition is influenced by the complex interplay between these environmental factors and genetic elements. In order to understand GIT nutrient-gene interactions, our goal was to comprehensively elucidate the region-specific gene expression underlying intestinal functions. We found important regional differences in the expression of members of the ATP-binding cassette family of transporters in the mouse intestine, suggesting that absorption of dietary compounds may vary along the GIT. Furthermore, the influence of the microbiota on host gene expression indicated that this luminal factor predominantly influences immune function and water transport throughout the GIT; however, the identification of region-specific functions suggest distinct host-bacterial interactions along the GIT. Thus, these findings reinforce that to understand nutrient bioavailability and GIT function, one must consider the physiologically distinct regions of the gut. Nutritional molecules absorbed by the enterocytes of the GIT enter circulation and will be selectively absorbed and metabolised by tissues throughout the body; however, their bioefficacy in the body will depend on the unique and shared molecular mechanisms of the various tissues. Using a nutrigenomic approach, the biological responses of the liver and hippocampus of mice fed different long chain-polyunsaturated fatty acids diets revealed tissue-specific responses. Furthermore, we identified stearoyl-CoA desaturase as a hepatic target for arachidonic acid, suggesting a potentially novel molecular mechanism that may protect against diet-induced obesity. In summary, this work begins to unveil the fundamentally important role that nutrigenomics will play in unravelling the molecular mechanisms, and those exogenous factors capable of influencing these mechanisms, that regulate the bioefficacy of nutritional molecules. RÉSUMÉ Suite au séquençage complet du génome humain, le domaine de la nutrition a commencé à utiliser cette vaste quantité d'information pour explorer de manière globale les interactions entre la nourriture et les gènes. Cette approche, appelée « nutrigenomics », a pour but de déterminer l'influence d'ingrédients couramment utilisés dans l'alimentation sur le génome, et d'essayer de relier ces différents phénotypes, ainsi révélés, à des différences de réponses cellulaires et/ou génétiques. Cependant, en plus de définir les effets biologiques d'ingrédients alimentaires, il est important de comprendre l'influence des multiples facteurs (telle que la microflore, la bile et la fonction des transporteurs) pouvant contribuer à la bio- disponibilité et par conséquent à l'efficacité de ces ingrédients. Le tractus gastro-intestinal (TGI), qui est la première barrière vers les tissus, interagit avec les nutriments, les composés exogènes et la microflore. La fonction de cet organe est influencée par les interactions complexes entre les facteurs environnementaux et les éléments génétiques. Dans le but de comprendre les interactions entre les nutriments et les gènes au niveau du TGI, notre objectif a été de décrire de manière globale l'expression génique spécifique de chaque région de l'intestin définissant leurs fonctions. Nous avons trouvé d'importantes différences régionales dans l'expression des transporteurs de la famille des « ATP-binding cassette transporter » dans l'intestin de souris, suggérant que l'absorption des composés alimentaires puisse varier le long de l'intestin. De plus, l'étude des effets de la microflore sur l'expression des gènes hôtes a indiqué que ce facteur de la lumière intestinale influence surtout la fonction immunitaire et le transport de l'eau à travers l'intestin. Cependant, l'identification des fonctions spécifiques de chaque région suggère des interactions distinctes entre l'hôte et les bactéries le long de l'intestin. Ainsi, ces résultats renforcent l'idée que la compréhension de la bio-disponibilité des nutriments, et par conséquent la fonction du TGI, doit prendre en considération les différences régionales. Les molécules nutritionnelles transportées par les entérocytes jusqu'à la circulation sanguine, sont ensuite sélectivement absorbées et métabolisées par les différents tissus de l'organisme. Cependant, leur efficacité biologique dépendra du mécanisme commun ou spécifique de chaque tissu. En utilisant une approche « nutriogenomics », nous avons pu mettre en évidence les réponses biologiques spécifiques du foie et de l'hippocampe de souris nourris avec des régimes supplémentés avec différents acides gras poly-insaturés à chaîne longue. De plus, nous avons identifié la stearoyl-CoA desaturase comme une cible hépatique pour l'acide arachidonique, suggérant un nouveau mécanisme moléculaire pouvant potentiellement protéger contre le développement de l'obésité. En résumé, ce travail a permis de dévoiler le rôle fondamental qu'une approche telle que la « nutrigenomics » peut jouer dans le décryptage des mécanismes moléculaires et de leur régulation par des facteurs exogènes, qui ensemble vont contrôler l'efficacité biologique des nutriments.

Ultra high throughput sequencing in human DNA variation detection: a comparative study on the NDUFA3-PRPF31 region.

BACKGROUND: Ultra high throughput sequencing (UHTS) technologies find an important application in targeted resequencing of candidate genes or of genomic intervals from genetic association studies. Despite the extraordinary power of these new methods, they are still rarely used in routine analysis of human genomic variants, in part because of the absence of specific standard procedures. The aim of this work is to provide human molecular geneticists with a tool to evaluate the best UHTS methodology for efficiently detecting DNA changes, from common SNPs to rare mutations. METHODOLOGY/PRINCIPAL FINDINGS: We tested the three most widespread UHTS platforms (Roche/454 GS FLX Titanium, Illumina/Solexa Genome Analyzer II and Applied Biosystems/SOLiD System 3) on a well-studied region of the human genome containing many polymorphisms and a very rare heterozygous mutation located within an intronic repetitive DNA element. We identify the qualities and the limitations of each platform and describe some peculiarities of UHTS in resequencing projects. CONCLUSIONS/SIGNIFICANCE: When appropriate filtering and mapping procedures are applied UHTS technology can be safely and efficiently used as a tool for targeted human DNA variations detection. Unless particular and platform-dependent characteristics are needed for specific projects, the most relevant parameter to consider in mainstream human genome resequencing procedures is the cost per sequenced base-pair associated to each machine.

Comparative analyses of classical phenotypic method and ribosomal RNA gene sequencing for identification of medically relevant Candida species

As the distribution of Candida species and their susceptibility to antifungal agents have changed, a new means of accurately and rapidly identifying these species is necessary for the successful early resolution of infection and the subsequent reduction of morbidity and mortality. The current work aimed to evaluate ribosomal RNA gene sequencing for the identification of medically relevant Candida species in comparison with a standard phenotypic method. Eighteen reference strains (RSs), 69 phenotypically identified isolates and 20 inconclusively identified isolates were examined. Internal transcribed spaces (ITSs) and D1/D2 of the 26S ribosomal RNA gene regions were used as targets for sequencing. Additionally, the sequences of the ITS regions were used to establish evolutionary relationships. The sequencing of the ITS regions was successful for 88% (94/107) of the RS and isolates, whereas 100% of the remaining 12% (13/107) of the samples were successfully analysed by sequencing the D1/D2 region. Similarly, genotypic analysis identified all of the RS and isolates, including the 20 isolates that were not phenotypically identified. Phenotypic analysis, however, misidentified 10% (7/69) of the isolates. Phylogenetic analysis allowed the confirmation of the relationships between evolutionarily close species. Currently, the use of genotypic methods is necessary for the correct identification of Candida species.

Novel methicillin-resistant coagulase-negative Staphylococcus clone isolated from patients with haematological diseases at the Blood Bank Centre of Amazon, Brazil

Methicillin-resistant Staphylococcus remains a severe public health problem worldwide. This research was intended to identify the presence of methicillin-resistant coagulase-negative staphylococci clones and their staphylococcal cassette chromosome mec (SCCmec)-type isolate from patients with haematologic diseases presenting bacterial infections who were treated at the Blood Bank of the state of Amazonas in Brazil. Phenotypic and genotypic tests, such as SCCmec types and multilocus sequence typing (MLST), were developed to detect and characterise methicillin-resistant isolates. A total of 26 Gram-positive bacteria were isolated, such as: Staphylococcus epidermidis (8/27), Staphylococcus intermedius (4/27) and Staphylococcus aureus (4/27). Ten methicillin-resistant staphylococcal isolates were identified. MLST revealed three different sequence types: S. aureus ST243, S. epidermidis ST2 and a new clone of S. epidermidis, ST365. These findings reinforce the potential of dissemination presented by multi-resistant Staphylococcus and they suggest the introduction of monitoring actions to reduce the spread of pathogenic clonal lineages of S. aureus and S. epidermidis to avoid hospital infections and mortality risks.

Emergence of young human genes after a burst of retroposition in primates.

The origin of new genes through gene duplication is fundamental to the evolution of lineage- or species-specific phenotypic traits. In this report, we estimate the number of functional retrogenes on the lineage leading to humans generated by the high rate of retroposition (retroduplication) in primates. Extensive comparative sequencing and expression studies coupled with evolutionary analyses and simulations suggest that a significant proportion of recent retrocopies represent bona fide human genes. We estimate that at least one new retrogene per million years emerged on the human lineage during the past approximately 63 million years of primate evolution. Detailed analysis of a subset of the data shows that the majority of retrogenes are specifically expressed in testis, whereas their parental genes show broad expression patterns. Consistently, most retrogenes evolved functional roles in spermatogenesis. Proteins encoded by X chromosome-derived retrogenes were strongly preserved by purifying selection following the duplication event, supporting the view that they may act as functional autosomal substitutes during X-inactivation of late spermatogenesis genes. Also, some retrogenes acquired a new or more adapted function driven by positive selection. We conclude that retroduplication significantly contributed to the formation of recent human genes and that most new retrogenes were progressively recruited during primate evolution by natural and/or sexual selection to enhance male germline function.

Nontuberculous mycobacteria in respiratory samples from patients with pulmonary tuberculosis in the state of Rondonia, Brazil

The main cause of pulmonary tuberculosis (TB) is infection with Mycobacterium tuberculosis (MTB). We aimed to evaluate the contribution of nontuberculous mycobacteria (NTM) to pulmonary disease in patients from the state of Rondônia using respiratory samples and epidemiological data from TB cases. Mycobacterium isolates were identified using a combination of conventional tests, polymerase chain reaction-based restriction enzyme analysis of hsp65 gene and hsp65 gene sequencing. Among the 1,812 cases suspected of having pulmonary TB, 444 yielded bacterial cultures, including 369 cases positive for MTB and 75 cases positive for NTM. Within the latter group, 14 species were identified as Mycobacterium abscessus, Mycobacterium avium, Mycobacterium fortuitum, Mycobacterium intracellulare, Mycobacterium gilvum, Mycobacterium gordonae, Mycobacterium asiaticum, Mycobacterium tusciae, Mycobacterium porcinum, Mycobacterium novocastrense, Mycobacterium simiae, Mycobacterium szulgai, Mycobacterium phlei and Mycobacterium holsaticum and 13 isolates could not be identified at the species level. The majority of NTM cases were observed in Porto Velho and the relative frequency of NTM compared with MTB was highest in Ji-Paraná. In approximately half of the TB subjects with NTM, a second sample containing NTM was obtained, confirming this as the disease-causing agent. The most frequently observed NTM species were M. abscessus and M. avium and because the former species is resistant to many antibiotics and displays unsatisfactory cure rates, the implementation of rapid identification of mycobacterium species is of considerable importance.

Pyochelin-mediated signalling in Pseudomonas aeruginosa

SUMMARY: Iron is an essential element for nearly all organisms but it is poorly available in most environments and not sufficient to support microbial growth. Bacteria have evolved a range of strategies to acquire this important metal, the most common of these being siderophore-mediated iron uptake. Siderophores are high-affinity iron chelators which are released to the extracellular environment where they complex iron and deliver it to the bacterial cell, via specific uptake systems. The Gram-negative bacterium Pseudomonas aeruginosa produces two siderophores, pyoverdine and pyochelin, which both contribute to the virulence of this opportunistic human pathogen. The genes responsible for pyochelin-mediated iron uptake are grouped in the P. aeruginosa chromosome. The pyochelin biosynthetic genes are organized in two divergent operons, pchDCBA and pchEFGHI, which flank the regulatory gene pchR. The fptA gene, encoding the ferric pyochelin outer membrane receptor, occurs immediately downstream of the pchEFGHI genes. The biosynthesis of the siderophore and its receptor is subjected to dual regulation enabling P. aeruginosa to respond not only to the intracellular iron level but also to the presence of the siderophore in the extracellular environment. Negative regulation is mediated by the widespread Fur protein which employs ferrous iron as a corepressor and binds to a consensus sequence in the promoter region of iron-regulated genes. Positive regulation occurs during iron starvation and requires the AraC-type transcriptional regulator PchR. This regulator, together with pyochelin, induces the expression of pyochelin biosynthesis and uptake genes via a mechanism which was partly unraveled during this thesis. A 32-bp conserved sequence element (PchR-box) was identified in promoter regions of pyochelin-controlled genes. The PchR-box in the pchR-pchDCBA intergenic region was found to be essential for the induction of the pchDCBA operon and for the repression of the divergently transcribed pchR gene. PchR was purified as a fusion with maltose-binding protein (MBP). Mobility shift assays demonstrated specific binding of MBP-PchR to the PchR-box in the presence, but not in the absence of pyochelin. PchR-box mutations which interfered with pyochelin-dependent regulation in vivo, also affected pyochelin-dependent PchR-box recognition in vitro. These results show that pyochelin is the intracellular effector required for PchR-mediated regulation. The fact that extracellular pyochelin triggers this regulation implies that the siderophore can enter the cytoplasm. This conclusion was corroborated by analysing the importance of known and putative pyochelin uptake genes for pyochelin-dependent gene regulation. The pyochelin receptor gene fptA is followed by three genes, fptB, fptC, and fptX, which were shown here to be co-transcribed with fPtA. While fPtX encodes an inner membrane pen-I-lease, the functions of FptB and FptC are currently unknown. FptA and FptX, which are both required for pyochelin-mediated iron uptake, were found to be also needed for pyochelin-dependent gene regulation. FptB and FptC however, were not required and their role, if any, in the uptake of the PchR effector pyochelin remains elusive. RESUME Le fer est un élément essentiel pour la quasi-totalité des organismes, mais dans la plupart des environnements, il est difficilement accessible et insuffisant à la croissance microbienne. Les bactéries ont développé de multiples stratégies pour acquérir ce précieux métal, la plus commune étant l'acquisition au moyen de sidérophores. Les sidérophores sont des petites molécules dotées d'une forte affinité pour le fer qui, une fois relâchées dans l'environnement extracellulaire, vont complexer le fer et le délivrer à la cellule bactérienne par l'intermédiaire de systèmes d'acquisition spécifiques. La bactérie Gram-négative Pseudomonas aeruginosa produit deux sidérophores, la pyoverdine et la pyochéline, qui contribuent également à la virulence de ce pathogène opportuniste. Les gènes impliqués dans l'acquisition du fer à l'aide de la pyochéline sont regroupés sur t. le chromosome de P. aeruginosa. Les gènes de biosynthèse de la pyochéline sont organisés en deux opérons divergents, pchDCBA et pchEFGHI, qui flanquent le gène régulateur pchR. Le gène fptA, codant pour le récepteur de la pyochéline dans la membrane externe, est situé immédiatement en aval des gènes pchEFGHL La biosynthèse du sidérophore et de son récepteur est soumise à une double régulation permettant à P. aeruginosa de réagir non seulement à la quantité de fer intracellulaire, mais également à la présence du sidérophore dans le milieu extracellulaire. La répression se fait par l'intermédiaire de la protéine Fur, qui nécessite le fer ferreux comme co-répresseur et se lie à une séquence consensus dans la région promotrice des gènes régulés par le fer. L'induction se produit lorsque le fer est limitant, et requiert PchR, un régulateur transcriptionnel de la famille AraC. En présence de pyochéline, ce régulateur induit l'expression des gènes de biosynthèse et du récepteur de la pyochéline par l'intermédiaire d'un mécanisme partiellement résolu dans ce travail. Une séquence conservée (PchR-box) a été identifiée dans la région promotrice des gènes régulés par la pyochéline. La PchR-box située dans la région intergénique pchR-pchDCBA s'est révélée être importante pour l'induction de l'opéron pchDCBA et la répression du gène divergent pchR. PchR a été purifiée en tant que protéine de fusion avec une protéine liant le maltose (MBP). Des expériences de gel retard ont démontré la liaison spécifique de la protéine MBP-PchR sur la PchR-box en présence, mais non en absence de pyochéline. Les mutations de la PchR-box qui ont affecté la régulation pyochéline-dépendante in vivo, ont également eu un effet sur la liaison de la protéine in vitro. Ces résultats démontrent que la pyochéline est l'effecteur intracellulaire nécessaire à la régulation par PchR. Le fait que la pyochéline extracellulaire soit capable d'activer cette régulation implique que le sidérophore entre dans le cytoplasme. Cette conclusion a été corroborée par l'évaluation du rôle des gènes connus ou putatifs de l'incorporation du fer via la pyochéline sur la régulation pyochéline-dépendente. Le gène fPtA, codant pour le récepteur de la pyochéline, est suivi de trois gènes, fptB,fptC, et fptX, co-transcrits avec,ffitA. Si sffitX code pour une perméase de la membrane interne, la fonction de FptB et FptC reste obscure. FptA et FptX, nécessaires à l'acquisition du fer par l'intermédiaire de la pyochéline, se sont également révélés être requis pour la régulation pyochéline-dépendante des gènes pchDCBA, pchEFGHI et fptABCX. FptB et FptC n'ont quant à eux vraisemblablement pas de rôle majeur à jouer, si ce n'est aucun, dans l'incorporation de la pyochéline.

Novel Chlamydiales strains isolated from a water treatment plant.

Chlamydiae are obligate intracellular bacteria infecting free-living amoebae, vertebrates and some invertebrates. Novel members are regularly discovered, and there is accumulating evidence supporting a very important diversity of chlamydiae in the environment. In this study, we investigated the presence of chlamydiae in a drinking water treatment plant. Samples were used to inoculate Acanthamoeba monolayers (Acanthamoeba co-culture), and to recover autochthonous amoebae onto non-nutritive agar. Chlamydiae were searched for by a pan-chlamydia 16S rRNA gene PCR from both Acanthamoeba co-cultures and autochthonous amoebae, and phylotypes determined by 16S rRNA gene sequencing. Autochthonous amoebae also were identified by 18S rRNA gene amplification and sequencing. From a total of 79 samples, we recovered eight chlamydial strains by Acanthamoeba co-culture, but only one of 28 amoebae harboured a chlamydia. Sequencing results and phylogenetic analysis showed our strains belonging to four distinct chlamydial lineages. Four strains, including the strain recovered within its natural host, belonged to the Parachlamydiaceae; two closely related strains belonged to the Criblamydiaceae; two distinct strains clustered with Rhabdochlamydia spp.; one strain clustered only with uncultured environmental clones. Our results confirmed the usefulness of amoeba co-culture to recover novel chlamydial strains from complex samples and demonstrated the huge diversity of chlamydiae in the environment, by identifying several new species including one representing the first strain of a new family.

Identification and characterisation of microRNAs in young adults of Angiostrongylus cantonensis via a deep-sequencing approach

Angiostrongylus cantonensis is an important causative agent of eosinophilic meningitis and eosinophilic meningoencephalitis in humans. MicroRNAs (miRNAs) are small non-coding RNAs that participate in a wide range of biological processes. This study employed a deep-sequencing approach to study miRNAs from young adults of A. cantonensis. Based on 16,880,456 high-quality reads, 252 conserved mature miRNAs including 10 antisense miRNAs that belonging to 90 families, together with 10 antisense miRNAs were identified and characterised. Among these sequences, 53 miRNAs from 25 families displayed 50 or more reads. The conserved miRNA families were divided into four groups according to their phylogenetic distribution and a total of nine families without any members showing homology to other nematodes or adult worms were identified. Stem-loop real-time polymerase chain reaction analysis of aca-miR-1-1 and aca-miR-71-1 demonstrated that their level of expression increased dramatically from infective larvae to young adults and then decreased in adult worms, with the male worms exhibiting significantly higher levels of expression than female worms. These findings provide information related to the regulation of gene expression during the growth, development and pathogenesis of young adults of A. cantonensis.

Seasonal fluctuations of bacterial community diversity in agricultural soil and experimental validation by laboratory disturbance experiments.

Natural fluctuations in soil microbial communities are poorly documented because of the inherent difficulty to perform a simultaneous analysis of the relative abundances of multiple populations over a long time period. Yet, it is important to understand the magnitudes of community composition variability as a function of natural influences (e.g., temperature, plant growth, or rainfall) because this forms the reference or baseline against which external disturbances (e.g., anthropogenic emissions) can be judged. Second, definition of baseline fluctuations in complex microbial communities may help to understand at which point the systems become unbalanced and cannot return to their original composition. In this paper, we examined the seasonal fluctuations in the bacterial community of an agricultural soil used for regular plant crop production by using terminal restriction fragment length polymorphism profiling (T-RFLP) of the amplified 16S ribosomal ribonucleic acid (rRNA) gene diversity. Cluster and statistical analysis of T-RFLP data showed that soil bacterial communities fluctuated very little during the seasons (similarity indices between 0.835 and 0.997) with insignificant variations in 16S rRNA gene richness and diversity indices. Despite overall insignificant fluctuations, between 8 and 30% of all terminal restriction fragments changed their relative intensity in a significant manner among consecutive time samples. To determine the magnitude of community variations induced by external factors, soil samples were subjected to either inoculation with a pure bacterial culture, addition of the herbicide mecoprop, or addition of nutrients. All treatments resulted in statistically measurable changes of T-RFLP profiles of the communities. Addition of nutrients or bacteria plus mecoprop resulted in bacteria composition, which did not return to the original profile within 14 days. We propose that at less than 70% similarity in T-RFLP, the bacterial communities risk to drift apart to inherently different states.

High bacterial load in negative pressure wound therapy (NPWT) foams used in the treatment of chronic wounds.

No earlier study has investigated the microbiology of negative pressure wound therapy (NPWT) foam using a standardized manner. The purpose of this study is to investigate the bacterial load and microbiological dynamics in NPWT foam removed from chronic wounds (>3 months). To determine the bacterial load, a standardized size of the removed NPWT foam was sonicated. The resulting sonication fluid was cultured, and the colony-forming units (CFU) of each species were enumerated. Sixty-eight foams from 17 patients (mean age 63 years, 71% males) were investigated. In 65 (97%) foams, â0/00¥âeuro0/001 and in 37 (54%) â0/00¥2 bacterial types were found. The bacterial load remained high during NPWT treatment, ranging from 10(4) to 10(6) CFU/ml. In three patients (27%), additional type of bacteria was found in subsequent foam cultures. The mean bacterial countâeuro0/00±âeuro0/00standard deviation was higher in polyvinyl alcohol foam (6.1âeuro0/00±âeuro0/000.5 CFU/ml) than in polyurethane (5.5âeuro0/00±âeuro0/000.8 CFU/ml) (pâeuro0/00=âeuro0/000.02). The mean of log of sum of CFU/ml in foam from 125âeuro0/00mmHg (5.5âeuro0/00±âeuro0/000.8) was lower than in foam from 100âeuro0/00mmHg pressure (5.9âeuro0/00±âeuro0/000.5) (pâeuro0/00=âeuro0/000.01). Concluding, bacterial load remains high in NPWT foam, and routine changing does not reduce the load.