ISOLATION OF MICROSPORUM GYPSEUM IN SOIL SAMPLES FROM DIFFERENT GEOGRAPHICAL REGIONS OF BRAZIL, EVALUATION OF THE EXTRACELLULAR PROTEOLYTIC ENZYMES ACTIVITIES (KERATINASE AND ELASTASE) AND MOLECULAR SEQUENCING OF SELECTED STRAINS

A survey of Microsporum gypseum was conducted in soil samples in different geographical regions of Brazil. The isolation of dermatophyte from soil samples was performed by hair baiting technique and the species were identified by morphology studies. We analyzed 692 soil samples and the recuperating rate was 19.2%. The activities of keratinase and elastase were quantitatively performed in 138 samples. The sequencing of the ITS region of rDNA was performed in representatives samples. M. gypseum isolates showed significant quantitative differences in the expression of both keratinase and elastase, but no significant correlation was observed between these enzymes. The sequencing of the representative samples revealed the presence of two teleomorphic species of M. gypseum (Arthroderma gypseum and A. incurvatum). The enzymatic activities may play an important role in the pathogenicity and a probable adaptation of this fungus to the animal parasitism. Using the phenotypical and molecular analysis, the Microsporum identification and their teleomorphic states will provide a useful and reliable identification system.

Genetic diversity and population structure of Musa accessions in ex situ conservation

Abstract Background Banana cultivars are mostly derived from hybridization between wild diploid subspecies of Musa acuminata (A genome) and M. balbisiana (B genome), and they exhibit various levels of ploidy and genomic constitution. The Embrapa ex situ Musa collection contains over 220 accessions, of which only a few have been genetically characterized. Knowledge regarding the genetic relationships and diversity between modern cultivars and wild relatives would assist in conservation and breeding strategies. Our objectives were to determine the genomic constitution based on Internal Transcribed Spacer (ITS) regions polymorphism and the ploidy of all accessions by flow cytometry and to investigate the population structure of the collection using Simple Sequence Repeat (SSR) loci as co-dominant markers based on Structure software, not previously performed in Musa. Results From the 221 accessions analyzed by flow cytometry, the correct ploidy was confirmed or established for 212 (95.9%), whereas digestion of the ITS region confirmed the genomic constitution of 209 (94.6%). Neighbor-joining clustering analysis derived from SSR binary data allowed the detection of two major groups, essentially distinguished by the presence or absence of the B genome, while subgroups were formed according to the genomic composition and commercial classification. The co-dominant nature of SSR was explored to analyze the structure of the population based on a Bayesian approach, detecting 21 subpopulations. Most of the subpopulations were in agreement with the clustering analysis. Conclusions The data generated by flow cytometry, ITS and SSR supported the hypothesis about the occurrence of homeologue recombination between A and B genomes, leading to discrepancies in the number of sets or portions from each parental genome. These phenomenons have been largely disregarded in the evolution of banana, as the “single-step domestication” hypothesis had long predominated. These findings will have an impact in future breeding approaches. Structure analysis enabled the efficient detection of ancestry of recently developed tetraploid hybrids by breeding programs, and for some triploids. However, for the main commercial subgroups, Structure appeared to be less efficient to detect the ancestry in diploid groups, possibly due to sampling restrictions. The possibility of inferring the membership among accessions to correct the effects of genetic structure opens possibilities for its use in marker-assisted selection by association mapping.

Isolation of Microsporum gypseum in soil samples from different geographical regions of Brazil, evaluation of the extracellular proteolytic enzymes activities (keratinase and elastase) and molecular sequencing of selected strains

A survey of Microsporum gypseum was conducted in soil samples in different geographical regions of Brazil. The isolation of dermatophyte from soil samples was performed by hair baiting technique and the species were identified by morphology studies. We analyzed 692 soil samples and the recuperating rate was 19.2%. The activities of keratinase and elastase were quantitatively performed in 138 samples. The sequencing of the ITS region of rDNA was performed in representatives samples. M. gypseum isolates showed significant quantitative differences in the expression of both keratinase and elastase, but no significant correlation was observed between these enzymes. The sequencing of the representative samples revealed the presence of two teleomorphic species of M. gypseum (Arthroderma gypseum and A. incurvatum). The enzymatic activities may play an important role in the pathogenicity and a probable adaptation of this fungus to the animal parasitism. Using the phenotypical and molecular analysis, the Microsporum identification and their teleomorphic states will provide a useful and reliable identification system.

Estudio de los factores que condicionan, a escala local, la presencia de Epidendrum rhopalostele (Orchidaceae): Implicaciones para su conservación

El análisis de los factores que determinan el establecimiento y supervivencia de orquídeas epífitas, incluyen: a) las condiciones microambientales de los bosques que las mantienen, b) preferencias por las características de los hospederos donde crecen, c) limitación en la dispersión de semillas, d) interacciones planta-planta, y e) asociaciones micorrízicas para la germinación y resultan esenciales para el desarrollo de estrategias para la conservación y manejo de este grupo de plantas. Este trabajo ha evaluado la importancia de estos factores en Epidendrum rhopalostele, orquídea epífita del bosque de niebla montano, a través de los análisis de los patrones espaciales de los árboles que la portan y de la propia orquídea, a escala de población, estudios de asociación y métodos moleculares. Estos últimos han consistido en el uso de marcadores AFLP para el análisis de la estructura genética de la orquídea y en la secuenciación-clonación de la región ITS para la identificación de los hongos micorrízicos asociados. El objetivo de esta tesis es, por tanto, una mejor comprensión de los factores que condicionan la presencia de orquídeas epífitas en los remanentes de bosque de niebla montano y una evaluación de las implicaciones para la conservación y mantenimiento de sus hábitats y la permanencia de sus poblaciones. El estudio fue realizado en un fragmento de bosque de niebla montano de sucesión secundaria situado al este de la Cordillera Real, en los Andes del sur de Ecuador, a 2250 m.s.n.m y caracterizado por una pendiente marcada, temperatura media anual de 20.8°C y precipitación anual de 2193 mm. En este fragmento se mapearon, identificaron y caracterizaron todos los árboles presentes con DBH > 1 cm y todos los individuos de Epidendrum rhopalostele. Así mismo se tomaron muestras de hoja para obtener ADN de todas las orquídeas registradas y muestras de raíces de individuos con flor de E. rhopalostele, uno por cada forófito, para el análisis filogenético de micorrizas. Análisis espaciales de patrones de puntos basados en la K de Ripley y la distancia al vecino más cercano fueron usados para los árboles, forófitos y la población de E. rhopalostele. Se observó que la distribución espacial de árboles y forófitos de E. rhopalostele no es aleatoria, ya que se ajusta a un proceso agregado de Poisson. De ahí se infiere una limitación en la dispersión de las semillas en el fragmento estudiado y en el establecimiento de la orquídea. El patrón de distribución de la población de E. rhopalostele en el fragmento muestra un agrupamiento a pequeña escala sugiriendo una preferencia por micro-sitios para el establecimiento de la orquídea con un kernel de dispersión de las semillas estimado de 0.4 m. Las características preferentes del micro-sitio como tipos de árboles (Clusia alata y árboles muertos), tolerancia a la sombra, corteza rugosa, distribución en los dos primeros metros sugieren una tendencia a distribuirse en el sotobosque. La existencia de una segregación espacial entre adultos y juveniles sugiere una competencia por recursos limitados condicionada por la preferencia de micro-sitio. La estructura genética de la población de E. rhopalostele analizada a través de Structure y PCoA evidencia la presencia de dos grupos genéticos coexistiendo en el fragmento y en los mismos forófitos, posiblemente por eventos de hibridización entre especies de Epidendrum simpátricas. Los resultados del análisis de autocorrelación espacial efectuados en GenAlex confirman una estructura genético-espacial a pequeña escala que es compatible con un mecanismo de dispersión de semillas a corta distancia ocasionada por gravedad o pequeñas escorrentías, frente a la dispersión a larga distancia promovida por el viento generalmente atribuida a las orquídeas. Para la identificación de los micobiontes se amplificó la región ITS1-5.8S-ITS2, y 47 secuencias fueron usadas para el análisis filogenético basado en neighborjoining, análisis bayesiano y máximum-likelihood que determinó que Epidendrum rhopalostele establece asociaciones micorrízicas con al menos dos especies diferentes de Tulasnella. Se registraron plantas que estaban asociadas con los dos clados de hongos encontrados, sugiriendo ausencia de limitación en la distribución del hongo. Con relación a las implicaciones para la conservación in situ resultado de este trabajo se recomienda la preservación de todo el fragmento de bosque así como de las interacciones existentes (polinizadores, micorrizas) a fin de conservar la diversidad genética de esta orquídea epífita. Si fuere necesaria una reintroducción se deben contemplar distancias entre los individuos en cada forófito dentro de un rango de 0.4 m. Para promover el reclutamiento y regeneración de E. rhopalostele, se recomienda que los forófitos correspondan preferentemente a árboles muertos o caídos y a especies, como Clusia alata, que posean además corteza rugosa, sean tolerantes a la sombra, y en el área del sotobosque con menor luminosidad. Además es conveniente que las orquídeas en su distribución vertical estén ubicadas en los primeros metros. En conclusión, la limitación en la dispersión, las características del micro-sitio, las interacciones intraespecíficas y con especies congenéricas simpátricas y las preferencias micorrízicas condicionan la presencia de esta orquídea epífita en este tipo de bosque. ABSTRACT The analysis of factors that determine the establishment and survival of epiphytic depends on factors such as a) microenvironmental conditions of forest, b) preference for host characteristics where orchids grow, c) seed dispersal limitation, d) plant-plant interaction, e) priority mycorrhizal associations for germination, are essential for the development of strategies for management and conservation. This work evaluated the importance of these factors in Epidendrum rhopalostele, an epiphytic orchid of montane cloud forest through the analysis of spatial patterns of host trees and the orchid, in a more specific scale, with association studies and molecular methods, including AFLPs for orchid population genetic structure and the sequencing of the ITS region for associated mycorrhizal fungi. The aim of this thesis is to understand the factors that condition the presence of epiphytic orchids in the remnants of montane cloud forest and to assess the implications for the conservation and preservation of their habitats and the persistence of the orchid populations. The study was carried out in a fragment of montane cloud forest of secondary succession on the eastern slope of Cordillera Real in the Andes of southern Ecuador, located at 2250 m a.s.l. characterized by a steep slope, mean annual temperature of 20.8°C and annual precipitation of 2193 mm. All trees with DBH > 1 cm were mapped, characterized and identified. All E. rhopalostele individuals present were counted, marked, characterized and mapped. Leaf samples of all orchid individuals were collected for DNA analysis. Root samples of flowering E. rhopalostele individuals were collected for phylogenetic analysis of mycorrhizae, one per phorophyte. Spatial point pattern analysis based on Ripley`s K function and nearest neighbor function was used for trees, phorophytes and orchid population. We observed that spatial distribution of trees and phorophytes is not random, as it adjusts to a Poisson cluster process. This suggests a limitation for seed dispersal in the study fragment that is affecting orchid establishment. Furthermore, the small-scale spatial pattern of E. rhopalostele evidences a clustering that suggests a microsite preference for orchid establishment with a dispersal kernel of 0.4 m. Microsite features such as types of trees (dead trees or Clusia alata), shade tolerance trees, rough bark, distribution in the first meters suggest a tendency to prefer the understory for their establishment. Regarding plant-plant interaction a spatial segregation between adults and juveniles was present suggesting competition for limited resources conditioned for a microsite preference. Analysis of genetic structure of E. rhopalostele population through Structure and PCoA shows two genetic groups coexisting in this fragment and in the same phorophyte, possibly as a result of hybridization between sympatric species of Epidendrum. Our results of spatial autocorrelation analysis develop in GenAlex confirm a small-scale spatial-genetic structure within the genetic groups that is compatible with a short-distance dispersal mechanism caused by gravity or water run-off, instead of the long-distance seed dispersal promoted by wind generally attributed to orchids. For mycobionts identification ITS1-5.8S-ITS2 rDNA region was amplified. Phylogenetic analysis was performed with neighborjoining, Bayesian likelihood and maximum-likelihood for 47 sequences yielded two Tulasnella clades. This orchid establishes mycorrhizal associations with at least two different Tulasnella species. In some cases both fungi clades were present in same root, suggesting no limitation in fungal distribution. Concerning the implications for in situ conservation resulting from this work, the preservation of all forest fragment and their interactions (pollinators, mycorrhiza) is recommended to conserve the genetic diversity of this species. If a reintroduction were necessary, distances between individuals in each phorophyte within a range of 0.4 m, are recommended. To promote recruitment and regeneration of E. rhopalostele it is recommended that phorophytes correspond to dead or fallen trees or species, such as Clusia alata. Trees that have rough bark and are shade tolerant are also recommended. Furthermore, regarding vertical distribution, it is also convenient that orchids are located in the first meter (in understory, area with less light). In conclusion, limitation on seed dispersal, microsite characteristics, plant-plant interactions or interaction with cogeneric sympatric species and mycorrhizal preferences conditioned the presence of this epiphytic orchid in this fragment forest.

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.

The EU and Brazil: Partnering in an uncertain world? CEPS Working Document No. 382, 13 May 2013

The international system is changing fast and both the European Union and Brazil will need to adapt. This paper argues that such a process of adjustment may bring the two closer together, even if their starting points differ considerably. Europe looks at the ongoing redistribution of power as a challenge, Brazil as an opportunity. Europe is coping with the detrimental impact of the economic crisis on its international profile; Brazil is enhancing its influence in its region and beyond. Their normative outlook is broadly compatible; their political priorities and behaviour in multilateral frameworks often differ, from trade to development and security issues. Despite the crisis, however, there are signals of renewed engagement by the EU on the international stage, with a focus on its troubled neighbourhood and partnerships with the US and large emerging actors such as Brazil. The latter is charting an original course in international affairs as a rising democratic power from the traditional South with no geopolitical opponents and a commitment to multilateralism. In testing the limits of its international influence, Brazil will need dependable partners and variable coalitions that go well beyond the BRICS format, which is not necessarily sustainable. This contribution suggests that the strategic partnership between the EU and Brazil may grow stronger not only as a platform to deepen economic ties and sustain growth, but also as a tool to foster cooperation in political and security affairs including crisis management, preventive diplomacy and human rights.

Molecular characterisation, pathogenesis and fungicide sensitivity of Pythium spp. from table beet (Beta vulgaris var. vulgaris) grown in the Lockyer Valley, Queensland

Table beet production in the Lockyer Valley of south-eastern Queensland is known to be adversely affected by soilborne root disease from infection by Pythium spp. However, little is known regarding the species or genotypes that are the causal agents of both pre- and post-emergence damping off. Based on RFLP analysis with HhaI, HinfI and MboI of the PCR amplified ITS region DNA from soil and diseased plant samples, the majority of 130 Pythium isolates could be grouped into three genotypes, designated LVP A, LVP B and LVP C. These groups comprised 43, 41 and 7% of all isolates, respectively. Deoxyribonucleic acid sequence analysis of the ITS region indicated that LVP A was a strain of Pythium aphanidermatum, with greater than 99% similarity to the corresponding P. aphanidermatum sequences from the publicly accessible databases. The DNA sequences from LVP B and LVP C were most closely related to P. ultimum and P. dissotocum, respectively. Lower frequencies of other distinct isolates with unique RFLP patterns were also obtained with high levels of similarity (> 97%) to P. heterothallicum, P. periplocum and genotypes of P. ultimum other than LVP B. Inoculation trials of 1- and 4-week-old beet seedlings indicated that compared with isolates of the LVP B genotype, a higher frequency of LVP A isolates caused disease. Isolates with the LVP A, LVP B and LVP C genotypes were highly sensitive to the fungicide Ridomil MZ, which suppressed radial growth on V8 agar between approximately four and thirty fold at 5 mu g/mL metalaxyl and 40 mu g/mL mancozeb, a concentration far lower than the recommended field application rate.

Molecular analysis of evolutionary relationships of Phaseolus dumosus with the gene pool of common bean

Valuable genetic variation for bean breeding programs is held within the common bean secondary gene pool which consists of Phaseolus albescens, P. coccineus, P. costaricensis, and P. dumosus. However, the use of close relatives for bean improvement is limited due to the lack of knowledge about genetic variation and genetic plasticity of many of these species. Characterisation and analysis of the genetic diversity is necessary among beans' wild relatives; in addition, conflicting phylogenies and relationships need to be understood and a hypothesis of a hybrid origin of P. dumosus needs to be tested. This thesis research was orientated to generate information about the patterns of relationships among the common bean secondary gene pool, with particular focus on the species Phaseolus dumosus. This species displays a set of characteristics of agronomic interest, not only for the direct improvement of common bean but also as a source of valuable genes for adaptation to climate change. Here I undertake the first comprehensive study of the genetic diversity of P. dumosus as ascertained from both nuclear and chloroplast genome markers. A germplasm collection of the ancestral forms of P. dumosus together with wild, landrace and cultivar representatives of all other species of the common bean secondary gene pool, were used to analyse genetic diversity, phylogenetic relationships and structure of P. dumosus. Data on molecular variation was generated from sequences of cpDNA loci accD-psaI spacer, trnT-trnL spacer, trnL intron and rps14-psaB spacer and from the nrDNA the ITS region. A whole genome DArT array was developed and used for the genotyping of P. dumosus and its closes relatives. 4208 polymorphic markers were generated in the DArT array and from those, 742 markers presented a call rate >95% and zero discordance. DArT markers revealed a moderate genetic polymorphism among P. dumosus samples (13% of polymorphic loci), while P. coccineus presented the highest level of polymorphism (88% of polymorphic loci). At the cpDNA one ancestral haplotype was detected among all samples of all species in the secondary genepool. The ITS region of P. dumosus revealed high homogeneity and polymorphism bias to P. coccineus genome. Phylogenetic reconstructions made with Maximum likelihood and Bayesian methods confirmed previously reported discrepancies among the nuclear and chloroplast genomes of P. dumosus. The outline of relationships by hybridization networks displayed a considerable number of interactions within and between species. This research provides compelling evidence that P. dumosus arose from hybridisation between P. vulgaris and P. coccineus and confirms that P. costaricensis has likely been involved in the genesis or backcrossing events (or both) in the history of P. dumosus. The classification of the specie P. persistentus was analysed based on cpDNA and ITS sequences, the results found this species to be highly related to P. vulgaris but not too similar to P. leptostachyus as previously proposed. This research demonstrates that wild types of the secondary genepool carry a significant genetic variation which makes this a valuable genetic resource for common bean improvement. The DArT array generated in this research is a valuable resource for breeding programs since it has the potential to be used in several approaches including genotyping, discovery of novel traits, mapping and marker-trait associations. Efforts should be made to search for potential populations of P. persistentus and to increase the collection of new populations of P. dumosus, P. albescens and P. costaricensis that may provide valuable traits for introgression into common bean and other Phaseolus crops.

Proposta de uma matriz de indicadores de sustentabilidade para Estarreja

Esta dissertação centra-se na elaboração de uma proposta de matriz de indicadores de sustentabilidade a aplicar ao município de Estarreja. Apesar dos mais recentes desafios e requisitos em matéria de monitorização de planos, projectos e actividades com implicações sobre o ambiente e a sustentabilidade, o acompanhamento da evolução económica, social e ambiental, de uma forma integrada, pelo município tem sido escasso. A literatura da especialidade bem como diversas experiencias municipais nacionais e internacionais têm revelado que a adopção de sistemas de indicadores de sustentabilidade tem um grande potencial não apenas para avaliar o progresso dos municípios em direcção à sustentabilidade ambiental, mas também para induzir melhores formas de governação local. O principal objectivo desta dissertação é a construção de uma matriz de indicadores que avalie a sustentabilidade do município de Estarreja ao nível ambiental. A metodologia adoptada neste trabalho consiste em cinco fases, sendo a primeira fase, a revisão da literatura, através da análise de artigos científicos da especialidade. Na segunda fase é feito o enquadramento legislativo das responsabilidades de monitorização ambiental que cabem aos municípios portugueses. Numa terceira fase, desenvolve-se o levantamento e análise de indicadores sectoriais existentes, já recolhidos e tratados por instituições do Concelho de Estarreja. Na quarta fase procede-se à construção da matriz de indicadores de sustentabilidade, agregando os indicadores já recolhidos pelas iniciativas municipais a um novo conjunto de indicadores de sustentabilidade capazes de analisar a evolução do município no que respeita às pressões sobre o ambiente e sobre os níveis de qualidade ambiental. Na quinta fase são apresentadas as principais conclusões do trabalho e feitas recomendações para tornar exequível e eficiente a monitorização da matriz. O trabalho está organizado em cinco capítulos sendo estes coincidentes com as cinco fases da metodologia. A região de Estarreja tem implantado no seu concelho um dos maiores complexos industriais do país e, em consequência disso, tem vindo a sofrer ao longo dos anos o impacto das actividades industrial e urbana. O procedimento para a construção do sistema de indicadores, bem como a identificação dos eixos temáticos necessários para descrever o contexto que influencia a sustentabilidade do desenvolvimento local, teve por base outros sistemas de indicadores de sustentabilidade local e fornece uma ampla avaliação das características ambientais do município. As dimensões ambientais incluem água, gestão de resíduos, solos, ruído, protecção da natureza, biodiversidade, qualidade do ar, energia e espaços verdes e estão distribuídas por 60 indicadores. Entre estes, 32 já estão a ser monitorizados e 28 foram acrescentados no âmbito deste trabalho. A monitorização dos indicadores propostos não exige grande investimento em capital humano e financeiro, no entanto, constitui um desafio, uma vez que pressupõe a interacção, partilha de informação e transparência por parte das diferentes entidades e empresas municipais.

Influence of deamidation(s) in the 67-74 region of ribonuclease on its refolding

The influence of chemical mutation featuring the selective conversion of asparagine or glutamine to aspartic or glutamic acid, respectively, on the kinetics of refolding of reduced RNase has been studied. The monodeamidated derivatives of RNase A, viz. RNase Aa1a, Aa1b, and Aa1c having their deamidations in the region 67-74, were found to regain nearly their original enzymatic activity. However, a marked difference in the kinetics of refolding is seen, the order of regain of enzymic activity being RNase A greater than Aa1c congruent to Aa1a greater than Aa1b. The similarities in the distinct elution positions on Amberlite XE-64, gel electrophoretic mobilities, and u.v. spectra of reoxidized and native derivatives indicated that the native structures are formed. The slower rate of reappearance of enzymic activity in the case of the monodeamidated derivatives appears to result from altered interactions in the early stages of refolding. The roles of some amino acid residues of the 67-74 region in the pathway of refolding of RNase A are discussed.

Rigid and flexible region in lysozyme and the invariant features in its hydration shell

Water-mediated transformations provide a useful handle for exploring the flexibility in protein molecules and the invariant features in their hydration shells. Low-humidity monoclinic hen egg white lysozyme, resulting from such a transformation, has perhaps the lowest solvent content observed in any protein crystal so far and has a well-ordered structure. A detailed comparison involving this structure, low-humidity tetragonal lysozyme, and the other available refined crystal structures of the enzyme permits the delineation of the relatively rigid, moderately flexible and highly flexible regions of the molecule. The relatively rigid region forms a contiguous structural unit close to the molecular centroid and encompasses parts of of the main beta-structure and three alpha-helices. The hydration shell of the protein contains 30 invariant water molecules. Many of them are involved in holding different parts of the molecule together or in stabilizing local structure. Five of the six invariant water molecules attached to the substrate-binding region form part of a water cluster contiguous with the side-chains of the catalytic residues Glu-35 and Asp-52.

The curvature of the liquid-vapor reduced pressure curve and its relation with the critical region

For most fluids, there exist a maximum and a minimum in the curvature of the reduced vapor pressure curve, p(r) = p(r)(T-r) (with p(r) = p/p(c) and T-r = T/T-c, p(c) and T-c being the pressure and temperature at the critical point). By analyzing National Institute of Standards and Technology (NIST) data on the liquid-vapor coexistence curve for 105 fluids, we find that the maximum occurs in the reduced temperature range 0.5 <= T-r <= 0.8 while the minimum occurs in the reduced temperature range 0.980 <= T-r <= 0.995. Vapor pressure equations for which d(2)p(r)/dT(r)(2) diverges at the critical point present a minimum in their curvature. Therefore, the point of minimum curvature can be used as a marker for the critical region. By using the well-known Ambrose-Walton (AW) vapor pressure equation we obtain the reduced temperatures of the maximum and minimum curvature in terms of the Pitzer acentric factor. The AW predictions are checked against those obtained from NIST data. (C) 2013 Elsevier Ltd. All rights reserved.

G-Quadruplex Structures Formed at the HOX11 Breakpoint Region Contribute to Its Fragility during t(10;14) Translocation in T-Cell Leukemia

The t(10;14) translocation involving the HOX11 gene is found in several T-cell leukemia patients. Previous efforts to determine the causes of HOX11 fragility were not successful. The role of non-B DNA structures is increasingly becoming an important cause of genomic instability. In the present study, bioinformatics analysis revealed two G-quadruplex-forming motifs at the HOX11 breakpoint cluster. Gel shift assays showed formation of both intra- and intermolecular G-quadruplexes, the latter being more predominant. The structure formation was dependent on four stretches of guanines, as revealed by mutagenesis. Circular dichroism analysis identified parallel conformations for both quadruplexes. The non-B DNA structure could block polymerization during replication on a plasmid, resulting in consistent K K+-dependent pause sites, which were abolished upon mutation of G-motifs, thereby demonstrating the role of the stretches of guanines even on double-stranded DNA. Extrachromosomal assays showed that the G-quadruplex motifs could block transcription, leading to reduced expression of green fluorescent protein (GFP) within cells. More importantly, sodium bisulfite modification assay showed the single-stranded character at regions I and II of HOX11 in the genome. Thus, our findings suggest the occurrence of G-quadruplex structures at the HOX11 breakpoint region, which could explain its fragility during the t(10;14) translocation.

Switch Region for Pathogenic Structural Change in Conformational Disease and Its Prediction

Many diseases are believed to be related to abnormal protein folding. In the first step of such pathogenic structural changes, misfolding occurs in regions important for the stability of the native structure. This destabilizes the normal protein conformation, while exposing the previously hidden aggregation-prone regions, leading to subsequent errors in the folding pathway. Sites involved in this first stage can be deemed switch regions of the protein, and can represent perfect binding targets for drugs to block the abnormal folding pathway and prevent pathogenic conformational changes. In this study, a prediction algorithm for the switch regions responsible for the start of pathogenic structural changes is introduced. With an accuracy of 94%, this algorithm can successfully find short segments covering sites significant in triggering conformational diseases (CDs) and is the first that can predict switch regions for various CDs. To illustrate its effectiveness in dealing with urgent public health problems, the reason of the increased pathogenicity of H5N1 influenza virus is analyzed; the mechanisms of the pandemic swine-origin 2009 A(H1N1) influenza virus in overcoming species barriers and in infecting large number of potential patients are also suggested. It is shown that the algorithm is a potential tool useful in the study of the pathology of CDs because: (1) it can identify the origin of pathogenic structural conversion with high sensitivity and specificity, and (2) it provides an ideal target for clinical treatment.