Glutathione improves early somatic embryogenesis in Araucaria angustifolia (Bert) O. Kuntze by alteration in nitric oxide emission

In this work, it was observed a straight relationship between the manipulation of the reduced glutathione (GSH)/glutathione disulfide (GSSG) ratio, nitric oxide emission and quality and number of early somatic embryos in Araucaria angustifolia, a Brazilian endangered native conifer. In low concentrations GSH (0.01 and 0.1 mM) is a potential NO scavenger in the culture medium. Furthermore, it can increase the number of early SE formed in cell suspension culture media in a few days. However, the maintenance in this low redox state lead to a loss of early somatic embryos polarization. In gelled culture medium, high levels of GSH (5 mM) allows the development of globular embryos presenting a high NO emission on embryo apex, stressing its importance in the differentiation and cell division. Taken together these results indicate that the modification of the embryogenic cultures redox state might be an effective strategy to develop more efficient embryogenic systems in A. angustifolia. (c) 2012 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

Hemolytic activity of alternative complement pathway as an indicator of innate immunity in pacu (Piaractus mesopotamicus)

The objective of this study was to evaluate the methodology to establish the hemolytic activity of alternative complement pathway as an indicator of the innate immunity in Brazilian fish pacu (Piaractus mesopotamicus), in addition to verifying the influence of beta-glucan as an immunostimulant. Fish were fed with diets containing 0, 0.1 and 1% beta-glucan, during seven days, and then inoculated with Aeromonas hydrophila. Seven days after the challenge, they were bled for serum extraction. The methodology consisted of a kinetic assay that allows calculating the required time for serum proteins of the complement to promote 50% lysis of a rabbit red blood cell suspension. The method developed in mammals was successfully applied for pacu and determined that the hemolytic activity of the proteins of the complement system (alternative pathway) increased after the pathogen challenge, but was not influenced by the beta-glucan treatment.

Exogenous influences on plant secondary metabolite levels

Plant secondary metabolites are a group of naturally occurring compound classes biosynthesized by differing biochemical pathways whose plant content and regulation is strongly susceptible to environmental influences and to potential herbal predators. Such abiotic and biotic factors might be specifically induced by means of various mechanisms, which create variation in the accumulation or biogenesis of secondary metabolites. Hence the dynamic aspect of bioactive compound synthesis and accumulation enables plants to communicate and react in order to overcome imminent threats. This contribution aims to review the most important mechanisms of various abiotic and biotic interactions, such as pathogenic microorganisms and herbivory, by which plants respond to exogenous influences, and will also report on time-scale variable influences on secondary metabolite profiles. Transmission of signals in plants commonly occurs by 'semiochemicals', which are comprised of terpenes, phenylpropanoids, benzenoids and other volatile compounds. Due to the important functions of volatile terpenes in communication processes of living organisms, as well as its emission susceptibility relative to exogenous influences, we also present different scenarios of concentration and emission variations. Toxic effects of plants vary depending on the level and type of secondary metabolites. In farming and cattle raising scenarios, the toxicity of plant secondary metabolites and respective concentration shifts may have severe consequences on livestock production and health, culminating in adverse effects on crop yields and/or their human consumers, or have an adverse economic impact. From a wider perspective, herbal medicines, agrochemicals or other natural products are also associated with variability in plant metabolite levels, which can impact the safety and reliable efficacy of these products. We also present typical examples of toxic plants which influence livestock production using Brazilian examples of toxicity of sapogenins and alkaloids on livestock to highlight the problem. (c) 2012 Elsevier B.V. All rights reserved.

Etablierung von Pflanzenzellkulturen, Isolierung und Strukturaufklärung der Inhaltsstoffe

ZUSAMMENFASSUNGZiel der vorliegenden Arbeit war es, zunächst möglichst viele Kalluskulturen mit reduziertem Arbeitsaufwand aus zufällig ausgewählten Pflanzen anzulegen. Dies wurde an 140 verschiedenen Samenpflanzen versucht, was bei 45 (32 %) der eingesetzten Arten gelang. Hatte sich ausreichend Kallusgewebe gebildet, wurden Suspensionskulturen angelegt. Dies gelang für alle 21 eingesetzten Kalluskulturen. Aus 14 Zellsuspensionskulturen wurden Extrakte hergestellt, und aus ihnen mit Hilfe semipräparativer HPLC die Inhaltsstoffe isoliert. Insgesamt konnte die Struktur von 29 isolierten Substanzen mit Hilfe von LC-MS-Spektrometrie und NMR-Spektroskopie aufgeklärt werden.Bei den meisten Substanzen handelte es sich um Verbindungen, die bereits in vielen Pflanzen nachgewiesen werden konnten,.Die neben Rosmarinsäure aus Rosmarinus officinalis isolierte 3-Deoxy-rosmarinsäure und das Anthrachinonderivat aus der Zellkultur von Galium odoratum sind Beispiel für Verbindungen, die zuvor noch nicht in Pflanzen nachgewiesen wurden. Besonders auffällige Verbindungen sind die isolierten Isopropanolderivate, von denen sich Vertreter in fast allen Pflanzenzellkulturen finden ließen. Sie sind wahrscheinlich Metabolisierungsprodukte des beim Überimpfen der Zellkulturen eingebrachten Isopropanols. Eine besondere Eignung der Zellkulturen als Quelle neuer pharmakologisch einsetzbarer Substanzen konnte nicht nachgewiesen werden. Aber erst die Identifizierung, der in geringerer Menge gebildeten Substanzen ermöglicht es, das Inhaltsstoffspektrum der Zellkulturen im Vergleich zu denen der differenzierten Pflanze abschließend zu bewerten.

Charakterisierung der Vinorin-Synthase aus Rauvolfia serpentina durch Reinigung, Expression, Mutation und Kristallisation

ABSTRACTDie vorliegende Arbeit befasste sich mit der Reinigung,heterologen Expression, Charakterisierung, molekularenAnalyse, Mutation und Kristallisation des EnzymsVinorin-Synthase. Das Enzym spielt eine wichtige Rolle inder Ajmalin-Biosynthese, da es in einerAcetyl-CoA-abhängigen Reaktion die Umwandlung desSarpagan-Alkaloids 16-epi-Vellosimin zu Vinorin unterBildung des Ajmalan-Grundgerüstes katalysiert. Nach der Reinigung der Vinorin-Synthase ausHybrid-Zellkulturen von Rauvolfia serpentina/Rhazya strictamit den fünf chromatographischen TrennmethodenAnionenaustauschchromatographie an SOURCE 30Q, HydrophobeInteraktionen Chromatographie an SOURCE 15PHE,Chromatographie an MacroPrep Ceramic Hydroxyapatit,Anionenaustauschchromatographie an Mono Q undGrößenausschlußchromatographie an Superdex 75 konnte dieVinorin-Synthase aus 2 kg Zellkulturgewebe 991fachangereichert werden.Das nach der Reinigung angefertigte SDS-Gel ermöglichte eineklare Zuordnung der Protein-Bande als Vinorin-Synthase.Der Verdau der Enzymbande mit der Endoproteinase LysC unddie darauffolgende Sequenzierung der Spaltpeptide führte zuvier Peptidsequenzen. Der Datenbankvergleich (SwissProt)zeigte keinerlei Homologien zu Sequenzen bekannterPflanzenenzyme. Mit degenerierten Primern, abgeleitet voneinem der erhaltenen Peptidfragmente und einer konserviertenRegion bekannter Acetyltransferasen gelang es, ein erstescDNA-Fragment der Vinorin-Synthase zu amplifizieren. Mit derMethode der RACE-PCR wurde die Nukleoidsequenzvervollständigt, was zu einem cDNA-Vollängenklon mit einerGröße von 1263 bp führte, der für ein Protein mit 421Aminosäuren (46 kDa) codiert.Das Vinorin-Synthase-Gen wurde in den pQE2-Expressionsvektorligiert, der für einen N-terminalen 6-fachen His-tagcodiert. Anschließend wurde sie erstmals erfolgreich in E.coli im mg-Maßstab exprimiert und bis zur Homogenitätgereinigt. Durch die erfolgreiche Überexpression konnte dieVinorin-Synthase eingehend charakterisiert werden. DerKM-Wert für das Substrat Gardneral wurde mit 20 µM, bzw.41.2 µM bestimmt und Vmax betrug 1 pkat, bzw. 1.71 pkat.Nach erfolgreicher Abspaltung des His-tags wurden diekinetischen Parameter erneut bestimmt (KM- Wert 7.5 µM, bzw.27.52 µM, Vmax 0.7 pkat, bzw. 1.21 pkat). Das Co-Substratzeigt einen KM- Wert von 60.5 µM (Vmax 0.6 pkat). DieVinorin-Synthase besitzt ein Temperatur-Optimum von 35 °Cund ein pH-Optimum bei 7.8.Homologievergleiche mit anderen Enzymen zeigten, dass dieVinorin-Synthase zu einer noch kleinen Familie von bisher 10Acetyltransferasen gehört. Alle Enzyme der Familie haben einHxxxD und ein DFGWG-Motiv zu 100 % konserviert. Basierendauf diesen Homologievergleichen und Inhibitorstudien wurden11 in dieser Proteinfamilie konservierte Aminosäuren gegenAlanin ausgetauscht, um so die Aminosäuren einer in derLiteratur postulierten katalytischen Triade(Ser/Cys-His-Asp) zu identifizieren.Die Mutation aller vorhandenen konservierten Serine undCysteine resultierte in keiner Mutante, die zumvollständigen Aktivitätsverlust des Enzyms führte. Nur dieMutationen H160A und D164A resultierten in einemvollständigen Aktivitätsverlust des Enzyms. Dieses Ergebniswiderlegt die Theorie einer katalytischen Triade und zeigte,dass die Aminosäuren H160A und D164A exklusiv an derkatalytischen Reaktion beteiligt sind.Zur Überprüfung dieser Ergebnisse und zur vollständigenAufklärung des Reaktionsmechanismus wurde dieVinorin-Synthase kristallisiert. Die bis jetzt erhaltenenKristalle (Kristallgröße in µm x: 150, y: 200, z: 200)gehören der Raumgruppe P212121 (orthorhombisch primitiv) anund beugen bis 3.3 Å. Da es bis jetzt keine Kristallstruktureines zur Vinorin-Synthase homologen Proteins gibt, konntedie Struktur noch nicht vollständig aufgeklärt werden. ZurLösung des Phasenproblems wird mit der Methode der multiplenanomalen Dispersion (MAD) jetzt versucht, die ersteKristallstruktur in dieser Enzymfamilie aufzuklären.

Analyse von Biotransformationen und Naturstoffsynthesen in pflanzlichen Zellkulturen unter Anwendung der in vivo NMR-Spektroskopie ohne Markierung

Die Aufklärung von Biosynthesewegen erfolgt häufig mit Hilfe von Fütterungsexperimenten mit radioaktiven oder stabilen Isotopen markierten Präkusoren oder auf der Basis der Enzymreinigung mit anschließender molekularbiologischer Charakterisierung. Die erstgenannte Methode verlangt die Isolierung der Produkte. Jedoch besteht bei Aufarbeitung und Extraktion immer die Gefahr, daß sich der Metabolit teilweise oder vollständig chemisch verändert. Ein weiterer Nachteil der genannten Methoden ist, daß diese generell mühsam und zeitaufwendig sind. Mit Hilfe der in vivo NMR-Spektroskopie können diese Nachteile umgangen werden. In der vorliegenden Arbeit wurden Biotransformationen und Biosynthesesequenzen des Ajmalin-Biosyntheseweges mit Hilfe der in vivo NMR-Spektroskopie in Pflanzenzellkulturen von Rauvolfia serpentina und Rauvolfia serpentina x Rhazya stricta anhand der natürlichen 13C-Häufigkeit untersucht. Dafür wurden ein 700 MHz, 800 MHz und ein 500 MHz CryoProbe Spektrometer eingesetzt, um die Biotransformationen von Isatin-3-oxim und Isatin sowie die Metabolisierungen der Alkaloide Vellosimin, Vinorin, Vomilenin, Ajmalin, Nß-Methyl-dihydrochano-ajmalin und Perakin mit der 1H-13C invers korrelierten NMR-Spektroskopie zu verfolgen.

Nukleation pflanzlicher Mikrotubuli: Expression relevanter Gene

Die wichtigsten Bestandteile des Cytoskeletts in pflanzlichen Zellen sind die Actinfilamente und die Mikrotubuli. Die Mikrotubuli spielen in der Organisation und der Morphogenese von pflanzlichen Zellen eine wichtige Rolle. Sie sind zusammen mit den Cellulosefibrillen an der Formgebung der Pflanzenzelle beteiligt. Sie bilden das Präprophaseband, das die Zellteilungsebene bestimmt und die Mitosespindel, die für die Trennung der Chromosomen sorgt, sowie den Phragmoplasten, der die Zellwand zwischen den Tochterzellen bildet. Weiterhin geben die Mikrotubuli durch Interaktion mit den Cellulose-Synthase-Komplexen die Richtung der Zellexpansion vor (GRANGER und CYR, 2001; LLOYD und CHAN, 2002; BASKIN, 2002). Die Mikrotubuli sind auch an der Stabilisierung der Zellform und an Transportprozessen beteiligt. Als Bestandteil der Mikrotubuli-organisierenden Zentren (MTOCs) wurde das γ-Tubulin identifiziert, das sehr wahrscheinlich an der Nukleation der Mikrotubuli beteiligt ist, indem es die Assemblierung der αβ-Tubulindimere zu Mikrotubuli einleitet. In tierischen Zellen ist durch intensive Forschung inzwischen relativ viel über die Funktion von γ-Tubulin, vor allem im Verlauf der Zellteilung bekannt, wie z. B. die Lokalisation in Centrosomen mit ihren paarweise angeordneten Centriolen, die die MTOCs darstellen. In pflanzlichen Zellen sind bisher nur wenige Funktionen des Proteins hinreichend geklärt. Die höheren Pflanzen besitzen keine Centriolen und keine Centrosomen. Über die Zellteilung hinaus gibt es kaum Anhaltspunkte über das Vorhandensein oder eventuelle Aufgaben von γ-Tubulin in expandierenden und voll expandierten Zellkulturen und Pflanzengeweben. In dieser Arbeit wurde die Expression über PCR und die Messung des Proteingehalts von cytoskelett-relevanten Proteinen in den Entwicklungsstadien der Zellsuspensionskultur (BY-2) und von Blattstadien der Tabakpflanze (SR1) von Nicotiana tabacum gemessen. Primäres Ziel war es eine Aussage zu erhalten, in welchem Ausmaß γ-Tubulin in expandierenden und voll expandierten Zellen noch exprimiert wird und ob bzw. wie eine Regulation (transkriptionell oder posttranskriptionell) des γ-Tubulins in der Pflanze stattfindet. Für den Nachweis des γ-Tubulins auf der Proteinebene wurde ein pflanzenspezifischer γ-Tubulin Antikörper zu entwickelt. Bei diesem Antikörper handelte es sich um einen polyklonalen Antikörper, der spezifisch gegen eine Sequenz in pflanzlichem γ-Tubulin gerichtet ist. Dabei zeigte der in der Arbeit entwickelte Antikörper gegen die pflanzliche JOSHI-Domäne spezifische Signale. Der erfolgte Nachweis von γ-Tubulin auf der Proteinebene und der Transkripte zeigte bis in die ältesten untersuchten Stadien der Zellsuspensionskultur (BY-2) und in Geweben der Blattstadien der Tabakpflanze (SR1) deutliche Signale für γ-Tubulin. Es war somit nicht nur in meristematisch aktiven Zellen und Geweben von Nicotiana tabacum, sondern auch in nichtmitotischen Zellen und Geweben vorhanden. Hierbei war über die Phasen der Zellteilung und der Zellformgebung hinweg auf beiden Ebenen eine parallele Entwicklung mit relativ konstanten starken Signalen zu beobachten. Nach dem Einstellen der Teilungsaktivität fiel der Gehalt an mRNA deutlich ab. Dabei nahm die Konzentration des Proteins im Vergleich zur mRNA zeitlich verzögert ab. Diese Ergebnisse bei der Zellsuspensionskultur (BY-2) und Tabakpflanze (SR1) gehen mit der möglichen Nukleationstätigkeit des Proteins konform. Es waren geringere aber doch deutlichen Signale bei Absterbenden Zellen der Zellkultur, bzw. bei expandierenden und voll expandierten und seneszenten Blättern der Tabakpflanze (SR1) nachzuweisen. Dies lässt die Folgerung zu, dass die nachgewiesene mRNA von γ-Tubulin nicht posttranskriptionell reguliert wird, sondern dass das γ-Tubulin auch eine wichtige Rolle außerhalb der Zellteilung in den postmitotischen Stadien, z. B. als organisierender Faktor bei der Umgestaltung oder Stabilisierung des Mikrotubuli-Cytoskeletts, spielt. Der γ-Tubulin-Gehalt in den Geweben der SR1-Pflanze zeigte über die Zellkultur hinaus, dass die Expression von α-Tubulin nach Einstellen der Teilungsaktivität kontinuierlich abnimmt. Dieses Ergebnis legt die Vermutung nahe, dass γ-Tubulin in älteren Blattgeweben zusätzliche Aufgaben übernehmen könnte, die nicht auf eine gleichzeitige Expression von α-Tubulin angewiesen sind. So kann beispielsweise eine Beteiligung von γ-Tubulin an der Stabilisierung der Mikrotubuli, und damit einhergehend eine Abnahme der dynamischen Instabilität dieser Filamente, eine denkbare Funktion des Proteins in expandierendem und voll expandiertem Gewebe sein. Die Aufgaben von γ-Tubulin in sehr altem Gewebe mit deutlichen Anzeichen der Seneszenz können allerdings nach dem derzeitigen Stand der Forschung nicht eindeutig beantwortet werden und bedürfen weitergehenden Untersuchungen, da dadurch ein die Komplexität und die Dynamik des pflanzlichen Cytoskeletts geklärt werden kann.

Isolation of myeloid dendritic cells and epithelial cells from human thymus

In this protocol we provide a method to isolate dendritic cells (DC) and epithelial cells (TEC) from the human thymus. DC and TEC are the major antigen presenting cell (APC) types found in a normal thymus and it is well established that they play distinct roles during thymic selection. These cells are localized in distinct microenvironments in the thymus and each APC type makes up only a minor population of cells. To further understand the biology of these cell types, characterization of these cell populations is highly desirable but due to their low frequency, isolation of any of these cell types requires an efficient and reproducible procedure. This protocol details a method to obtain cells suitable for characterization of diverse cellular properties. Thymic tissue is mechanically disrupted and after different steps of enzymatic digestion, the resulting cell suspension is enriched using a Percoll density centrifugation step. For isolation of myeloid DC (CD11c(+)), cells from the low-density fraction (LDF) are immunoselected by magnetic cell sorting. Enrichment of TEC populations (mTEC, cTEC) is achieved by depletion of hematopoietic (CD45(hi)) cells from the low-density Percoll cell fraction allowing their subsequent isolation via fluorescence activated cell sorting (FACS) using specific cell markers. The isolated cells can be used for different downstream applications.

A papain-induced disc degeneration model for the assessment of thermo-reversible hydrogel-cells therapeutic approach

Nucleus pulposus (NP) regeneration by the application of injectable cell-embedded hydrogels is an appealing approach for tissue engineering. We investigated a thermo-reversible hydrogel (TR-HG), based on a modified polysaccharide with a thermo-reversible polyamide [poly(N-isopropylacrylamide), pNIPAM], which is made to behave as a liquid at room temperature and hardens at > 32 °C. In order to test the hydrogel, a papain-induced bovine caudal disc degeneration model (PDDM), creating a cavity in the NP, was employed. Human mesenchymal stem cells (hMSCs) or autologous bovine NP cells (bNPCs) were seeded in TR-HG; hMSCs were additionally preconditioned with rhGDF-5 for 7 days. Then, TR-HG was reversed to a fluid and the cell suspension injected into the PDDM and kept under static loading for 7 days. Experimental design was: (D1) fresh disc control + PBS injection; (D2) PDDM + PBS injection; (D3) PDDM + TR-HG (material control); (D4) PDDM + TR-HG + bNPCs; (D5) PDDM + TR-HG + hMSCs. Magnetic resonance imaging performed before and after loading, on days 9 and 16, allowed imaging of the hydrogel-filled PDDM and assessment of disc height and volume changes. In gel-injected discs the NP region showed a major drop in volume and disc height during culture under static load. The RT–PCR results of injected hMSCs showed significant upregulation of ACAN, COL2A1, VCAN and SOX9 during culture in the disc cavity, whereas the gene expression profile of NP cells remained unchanged. The cell viability of injected cells (NPCs or hMSCs) was maintained at over 86% in 3D culture and dropped to ~72% after organ culture. Our results underline the need for load-bearing hydrogels that are also cyto-compatible.

XYLITOL METABOLISM IN RAT LIVER AND HEPATOCELLULAR CARCINOMAS

The significance of nutritional factors in cancer research has been strongly emphasized. Such research is concerned not only with epidemiological effects relative to dietary factors on the causation of cancer, but with nutritional effects as an energy source on the prevention of cancer. Many studies speculate that the energy flow between tumor and host can be regulated by dietary intake. However, little knowledge on the comparison of the specific nutritional and energy requirements of different cells and tissues is available. Most popular and essential energy sources for the body are the carbohydrates. Among them, xylitol is known as efficient an energy source as glucose. In carbohydrate metabolism, glycolysis is one of the major energy producing pathways. However, recently the existence of an alternate catabolic pathway in mammals for carbohydrate besides glycolysis, i.e. bypass through triosephosphates to lactate via methylglyoxal has been suggested. This bypass was implicated to regulate glycolysis and also be responsible for the fluctuation in the levels of a regulator of cell growth. Methylglyoxal itself is known as a cancerostatic agent. The alterations of biochemical parameters in xylitol metabolism in animals indicated that xylitol may be metabolized through a methylglyoxal pathway.^ To elucidate the biological effect of xylitol as an energy source and the biological effect of its metabolites as a cancerostatis agent, the mode and extent of metabolism must be understood in tumor-bearing animals. Differential utilization of xylitol and glucose, if any, between tumor and host in such animals may exert tissue selective effects on both in terms of methylglyoxal formation and energy provision. The aim of this work was to assess the extent to which the differential utilization of xylitol might be used to generate different metabolic pathways in tumor and host, and to consider a role of nutrition in cancer.^ The results disclose that the existence of a pathway for biological methylglyoxal formation in normal rat liver has been confirmed in single cell suspension; the metabolic significance of the methylglyoxal pathway in the metabolism of glucose and xylitol has been evaluated quantitatively in normal rat liver and the differential metabolism of glucose and xylitol through overall catabolic pathways of carbohydrates has been studied in normal hepatic cells, AS-30D hepatoma and other several hepatoma lines. ^

MEASUREMENT OF TUMOR BLOOD FLOW FOLLOWING NEUTRON IRRADIATION (ACTIVATION)

Clinical oncologists and cancer researchers benefit from information on the vascularization or non-vascularization of solid tumors because of blood flow's influence on three popular treatment types: hyperthermia therapy, radiotherapy, and chemotherapy. The objective of this research is the development of a clinically useful tumor blood flow measurement technique. The designed technique is sensitive, has good spatial resolution, in non-invasive and presents no risk to the patient beyond his usual treatment (measurements will be subsequent only to normal patient treatment).^ Tumor blood flow was determined by measuring the washout of positron emitting isotopes created through neutron therapy treatment. In order to do this, several technical and scientific questions were addressed first. These questions were: (1) What isotopes are created in tumor tissue when it is irradiated in a neutron therapy beam and how much of each isotope is expected? (2) What are the chemical states of the isotopes that are potentially useful for blood flow measurements and will those chemical states allow these or other isotopes to be washed out of the tumor? (3) How should isotope washout by blood flow be modeled in order to most effectively use the data? These questions have been answered through both theoretical calculation and measurement.^ The first question was answered through the measurement of macroscopic cross sections for the predominant nuclear reactions in the body. These results correlate well with an independent mathematical prediction of tissue activation and measurements of mouse spleen neutron activation. The second question was addressed by performing cell suspension and protein precipitation techniques on neutron activated mouse spleens. The third and final question was answered by using first physical principles to develop a model mimicking the blood flow system and measurement technique.^ In a final set of experiments, the above were applied to flow models and animals. The ultimate aim of this project is to apply its methodology to neutron therapy patients. ^

IDENTIFICATION AND CHARACTERIZATION OF DISTINCT POPULATIONS OF CLONOGENIC BONE MARROW STROMAL CELLS CAPABLE OF TRANSFERRING THE HEMATOPOIETIC MICROENVIRONMENT IN VIVO AND SUPPORTING LT-HSCs IN VITRO

Bone marrow (BM) stromal cells are ascribed two key functions, 1) stem cells for non-hematopoietic tissues (MSC) and 2) as components of the hematopoietic stem cell niche. Current approaches studying the stromal cell system in the mouse are complicated by the low yield of clonogenic progenitors (CFU-F). Given the perivascular location of MSC in BM, we developed an alternative methodology to isolate MSC from mBM. An intact ‘plug’ of bone marrow is expelled from bones and enzymatically disaggregated to yield a single cell suspension. The recovery of CFU-F (1917.95+199) reproducibly exceeds that obtained using the standard BM flushing technique (14.32+1.9) by at least 2 orders of magnitude (P<0.001; N = 8) with an accompanying 196-fold enrichment of CFU-F frequency. Purified BM stromal and vascular endothelial cell populations are readily obtained by FACS. A detailed immunophenotypic analysis of lineage depleted BM identified PDGFRαβPOS stromal cell subpopulations distinguished by their expression of CD105. Both subpopulations retained their original phenotype of CD105 expression in culture and demonstrate MSC properties of multi-lineage differentiation and the ability to transfer the hematopoietic microenvironment in vivo. To determine the capacity of either subpopulation to support long-term multi-lineage reconstituting HSCs, we fractionated BM stromal cells into either the LinNEGPDGFRαβPOSCD105POS and LINNEGPDGFRαβPOSCD105LOW/- populations and tested their capacity to support LT-HSC by co-culturing each population with either 1 or 10 HSCs for 10 days. Following the 10 day co-culture period, both populations supported transplantable HSCs from 10 cells/well co-cultures demonstrating high levels of donor repopulation with an average of 65+23.6% chimerism from CD105POS co-cultures and 49.3+19.5% chimerism from the CD105NEG co-cultures. However, we observed a significant difference when mice were transplanted with the progeny of a single co-cultured HSC. In these experiments, CD105POS co-cultures (100%) demonstrated long-term multi- lineage reconstitution, while only 4 of 8 mice (50%) from CD105NEG -single HSC co-cultures demonstrated long-term reconstitution, suggesting a more limited expansion of functional stem cells. Taken together, these results demonstrate that the PDGFRαβCD105POS stromal cell subpopulation is distinguished by a unique capacity to support the expansion of long-term reconstituting HSCs in vitro.

Proceedings of the Twenty-First Annual Biochemical Engineering Symposium

The 21st Annual Biochemical Engineering Symposium was held at Colorado State University on April 20, 1991. The primary goals of this symposium series are to provide an opportunity for students to present and publish their research work and to promote informal discussions on biochemical engineering research. Contents High Density Fed-Batch Cultivation and Energy Metabolism of Bacillus thuringtensis; W.-M. Liu, V. Bihari, M. Starzak, and R.K. Bajpai Influences of Medium Composition and Cultivation Conditions on Recombinant Protein Production by Bacillus subtilis; K. Park, P.M. Linzmaier, and K.F. Reardon Characterization of a Foreign Gene Expression in a Recombinant T7 Expression System Infected with λ Phages; F. Miao and D.S. Kompala Simulation of an Enzymatic Membrane System with Forced Periodic Supply of Substrate; N. Nakaiwa, M. Yashima, L.T. Fan, and T. Ohmori Batch Extraction of Dilut Acids in a Hollow Fiber Module; D.G. O'Brien and C.E. Glatz Evaluation of a New Electrophoretic Device for Protein Purification; M.-J. Juang and R.G. Harrison Crossflow Microfiltration and Membrane Fouling for Yeast Cell Suspension; S. Redkar and R. Davis Interaction of MBP-β-Galactosidase Fusion Protein with Starch; L. Taladriz and Z. Nikolov Predicting the Solubility of Recombinant Proteins in Escherichia coli; D.L. Wilkinson and R.G. Harrison Evolution of a Phase-Separated, Gravity-Independent Bioractor; P.E. Villeneuve and E.H. Dunlop A Strategy for the Decontamination of Soils Containing Elevated Levels of PCP; S. Ghoshal, S. K. Banelji, and RK. Bajpai Practical Considerations for Implementation of a Field Scale In-Situ Bioremediation Project; J.P. McDonald, CA Baldwin, and L.E. Erickson Parametric Sensitivity Studies of Rhizopus oligosporus Solid Substrate Fermentation; J. Sargantanis, M.N. Karim, and V.G. Murphy, and RP. Tengerdy Production of Acetyl-Xylan Esterase from Aspergillus niger; M.R Samara and J.C. Linden Biological and Latex Particle Partitioning in Aqueous Two-Phase Systems; D.T.L. Hawker, RH. Davis, P.W. Todd, and R Lawson Novel Bioreactor /Separator for Microbial Desulfurization of Coal; H. Gecol, RH. Davis, and J .R Mattoon Effect of Plants and Trees on the Fate, Transport and Biodegradation of Contaminants in the Soil and Ground Water; W. Huang, E. Lee, J.F. Shimp, L.C. Davis, L.E. Erickson, and J.C. Tracy Sound Production by Interfacial Effects in Airlift Reactors; J. Hua, T.-Y. Yiin, LA Glasgow, and L.E. Erickson Soy Yogurt Fermentation of Rapid Hydration Hydrothermal Cooked Soy Milk; P. Tuitemwong, L.E. Erickson, and D.Y.C. Fung Influence of Carbon Source on Pentachlorophenol Degradation by Phanerochaete chrysosportum in Soil; C.-Y.M. Hsieh, RK. Bajpai, and S.K. Banerji Cellular Responses of Insect Cells Spodopiera frugiperda -9 to Hydrodynamic Stresses; P.L.-H. Yeh and RK. Bajpa1 A Mathematical Model for Ripening of Cheddar Cheese; J. Kim, M. Starzak, G.W. Preckshoi, and R.K. Bajpai

Proceedings of the 24th Annual Biochemical Engineering Symposium

The 24th Biochemical Engineering Symposium was held 9-10 September 1994 at the YMCA of the Rockies conference center in Estes Park, Colorado, under the sponsorship of the Department of Chemical Engineering at the University of Colorado. Previous symposia in this series have been hosted by Kansas State University (1st, 3rd, 5th, 9th, 12th, 16th, 20th), University of Nebraska-Lincoln (2nd, 4th), Iowa State University (6th, 7th, 10th, 13th, 17th, 22nd), University of Missouri-Columbia (8th, 14th, 19th), Colorado State University (11th, 15th, 21st), University of Colorado (18th), and the University of Oklahoma (23rd). The next symposium is scheduled to be held at the University of Missouri-Columbia. The symposia are devoted to talks by students about their ongoing research. Because final publication usually takes place elsewhere, the papers included in the proceedings are brief, and often cover work in progress. ContentsIn-Well Aeration: An Innovative Subsurface Remediation TechnologyPrashant Gandhi, X. Yang, L.E. Erickson, and L. T. Fan; Kansas State University Expression of an Antimicrobial Peptide Analog in Eacherlchill coliChris Haught and Roger G. Harrison; University of Oklahoma Using High-frequency Backpulaing to Maximize Croasflow Filtration PerformanceSanjeev G. Redkar and Robert H. Davis; University of Colorado Low Molecular Weight Organic Compositions of Acid Waters from Vegetable Oil SoapstocksSteven L. Johansen, Arunthathi Sivasothy, Peter J. Reilly, and Earl G. Hammond; Iowa State University; Michael K. Dowd; U.S. Department of Agriculture Gas Phase Composition Effects on Suspension Cultures of Taxus cuspidata Noushin Mirjalili and James C. Linden; Colorado State University Cybernetic Modeling of Spontaneous Oscillations in Continuous Cultures of Ssccharomyces cerevisiaeKenneth D. Jones and Dhinakar S. Kompala; University of Colorado The Effect of Turbulent Shear on Calcium Mobilization in Mammalian CellsChristopher M. Cannizzaro, Pradyumna K. Namdev, and Eric H. Dunlop; Colorado State University Experimental Studies of Droplet Ejection at the Free Surface In Sparged ReactorsT. Y. Yiin, L A. Glasgow, and L. E. Erickson; Kansas State University The Role of Domain E (Starch-Binding Region) on the Activity of a Bacillus macersns Cyclodextrln GlucanotransferaseHai-yin Chang, Trang Le, and Zivko L. Nikolov; Iowa State University Use of the Rotating Wall Vessel for Study of Plant Cell Suspension CulturesXinzhi Sun and James C. Linden; Colorado State University A Novel Counter-Current Distribution Apparatus for the Study of Multi-Stage Aqueous Two-Phase Extraction of Biomolecules and Cell ParticlesMartin R. Guinn and Paul Todd; University of Colorado The Dynamics of Unhooking and Contraction of a Polyelectrolyte Chain Around an Isolated PostLin Zhang and Edith M. Sevick; University of Colorado A Laboratory Study of the Fate of Trichloroathylene and 1,1,1-Trlchloroathane In the Presence of Alfalfa PlantsMuralidharan Narayanan, Ryan M. Green, Lawrence C. Davis, and Larry E. Erickson; Kansas State University Modeling the Fate of Pyrene In the RhIzosphereS.K. Santharam, LE. Erickson, and L. T. Fan; Kansas State University Derivatization of MaltooligosaccharidesDaniela Prinz, Peter J. Reilly, and Zivko L. Nikolov; Iowa State University Probing Surfactant-Protein Binding by EPA SpectroscopyNarendra B. Bam, Yale University; Theodore W. Randolph; University of Colorado Optimization of a Stir-Cell Bioreactor for In Vitro Production of RNANeal T. Williams, Kim A. Wicklund, and Robert H. Davis; University of Colorado

The Pto kinase mediates a signaling pathway leading to the oxidative burst in tomato

The Pto gene encodes a serine/threonine kinase that confers resistance in tomato to Pseudomonas syringae pv. tomato strains that express the avirulence gene avrPto. Partial characterization of the Pto signal transduction pathway and the availability of transgenic tomato lines (± Pto) make this an ideal system for exploring the molecular basis of disease resistance. In this paper, we test two transgenic tomato cell suspension cultures (±Pto) for production of H2O2 following independent challenge with two strains of P. syringae pv. tomato (±avrPto). Only when Pto and avrPto are present in the corresponding organisms are two distinct phases of the oxidative burst seen, a rapid first burst followed by a slower and more prolonged second burst. In the remaining three plant–pathogen interactions, we observe either no burst or only a first burst, indicating that the second burst is correlated with disease resistance. Further support for this observation comes from the finding that both resistant and susceptible tomato lines produce the critical second oxidative burst when challenged with P. syringae pv. tabaci, a nonhost pathogen that elicits a hypersensitive response on both tomato lines. The Pto kinase is not required, however, for the oxidative burst initiated by non-specific elicitors such as oligogalacturonides or osmotic stress. A model describing a possible role for the Pto kinase in the overall scheme of oxidative burst signaling is proposed.