Berberine as a natural source inhibitor for mild steel in 1 M H2SO4

Berberine was abstracted from coptis chinensis and its inhibition efficiency on corrosion of mild steel in 1 M H2SO4 was investigated through weight loss experiment, electrochemical techniques and scanning electronic microscope (SEM) with energy disperse spectrometer (EDS). The weight loss results showed that berbefine is an excellent corrosion inhibitor for mild steel immersed in 1M H2SO4. Potentiodynamic curves suggested that berbefine suppressed both cathodic and anodic processes for its concentrations higher than 1.0 x 10(-4) M and mainly cathodic reaction was suppressed for lower concentrations. The Nyquist diagrams of impedance for mild steel in 1 M H2SO4 containing berbefine with different concentrations showed one capacitive loop, and the polarization resistance increased with the inhibitor concentration rising. A good fit to Flory-Huggins isotherm was obtained between surface coverage degree and inhibitor concentration. The surface morphology and EDS analysis for mild steel specimens in sulfuric acid in the absence and presence of the inhibitor also proved the results obtained by the weight loss and electrochemical experiments. The correlation of inhibition effect and molecular structure of berberine was then discussed by quantum chemistry study. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

The ecological effects of exotic disease resistance genes introgressed into British gooseberries

Warren, J. and James, P. (2006). The ecological effects of exotic disease resistance genes introgressed into British gooseberries. Oecologia 147(1),69-75. RAE2008

Plasmid biology of natural Lactococcus lactis strains and molecular mechanisms of bacteriophage-host interaction

Lacticin 3147, enterocin AS-48, lacticin 481, variacin, and sakacin P are bacteriocins offering promising perspectives in terms of preservation and shelf-life extension of food products and should find commercial application in the near future. The studies detailing their characterization and bio-preservative applications are reviewed. Transcriptomic analyses showed a cell wall-targeted response of Lactococcus lactis IL1403 during the early stages of infection with the lytic bacteriophage c2, which is probably orchestrated by a number of membrane stress proteins and involves D-alanylation of membrane lipoteichoic acids, restoration of the physiological proton motive force disrupted following bacteriophage infection, and energy conservation. Sequencing of the eight plasmids of L. lactis subsp. cremoris DPC3758 from raw milk cheese revealed three anti-phage restriction/modification (R/M) systems, immunity/resistance to nisin, lacticin 481, cadmium and copper, and six conjugative/mobilization regions. A food-grade derivative strain with enhanced bacteriophage resistance was generated via stacking of R/M plasmids. Sequencing and functional analysis of the four plasmids of L. lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis DPC3901 from raw milk cheese revealed genes novel to Lactococcus and typical of bacteria associated with plants, in addition to genes associated with plant-derived lactococcal strains. The functionality of a novel high-affinity regulated system for cobalt uptake was demonstrated. The bacteriophage resistant and bacteriocin-producing plasmid pMRC01 places a metabolic burden on lactococcal hosts resulting in lowered growth rates and increased cell permeability and autolysis. The magnitude of these effects is strain dependent but not related to bacteriocin production. Starters’ acidification capacity is not significantly affected. Transcriptomic analyses showed that pMRC01 abortive infection (Abi) system is probably subjected to a complex regulatory control by Rgg-like ORF51 and CopG-like ORF58 proteins. These regulators are suggested to modulate the activity of the putative Abi effectors ORF50 and ORF49 exhibiting topology and functional similarities to the Rex system aborting bacteriophage λ lytic growth.

Adsorption of sulfur dioxide on chemically modified natural clinoptilolite. Acid modification

Natural Bulgarian clinoptilolite from the south-eastern Rhodopes mountain was modified through treatment with hydrochloric acid with various normality, both single and repeatedly, as well as through a charring of a preliminary obtained NH4-form. The parameters concerning the uptake of the ion-exchangeable cations (Ca2+, Na+ and K+), as well as the uptake of aluminium from the natural material were calculated on the basis of the chemical contents. The highest extent of cations removal was attained in the case of the treatment with NH4Cl solution, while the highest aluminium deficiency was established in the samples treated by hydrochloric acid solutions with increasing concentration. Sulfur dioxide adsorption on the obtained decationised and dealuminised samples was studied according to the frontal-dynamic method. The parameters of the breakthrough curves, namely breakthrough time, saturation time and some of the statistical moments of the curve distribution, were determined. The dynamic adsorption capacities were also specified. Comparing the momentum values it was established that as a result of the natural zeolite treatment with NH4Cl and with low concentrated acid, the diffusion resistance decreases because of the dominant exchange of the presenting exchangeable cations in the samples with the smaller size protons and because of enlargement of the pores opening. Intensified dealuminisation was observed when more concentrated acid solutions are used. The capacity is enhanced, probably due to an increase in the total pore volume.

Costs of resistance: genetic correlations and potential trade-offs in an insect immune system

Theory predicts that natural selection will erode additive genetic variation in fitness-related traits. However, numerous studies have found considerable heritable variation in traits related to immune function, which should be closely linked to fitness. This could be due to trade-offs maintaining variation in these traits. We used the Egyptian cotton leafworm, Spodoptera littoralis, as a model system to examine the quantitative genetics of insect immune function. We estimated the heritabilities of several different measures of innate immunity and the genetic correlations between these immune traits and a number of life history traits. Our results provide the first evidence for a potential genetic trade-off within the insect immune system, with antibacterial activity (lysozyme-like) exhibiting a significant negative genetic correlation with haemocyte density, which itself is positively genetically correlated with both haemolymph phenoloxidase activity and cuticular melanization. We speculate on a potential trade-off between defence against parasites and predators, mediated by larval colour, and its role in maintaining genetic variation in traits under natural selection.

Protection of cattle against a natural infection of Fasciola hepatica by vaccination with recombinant cathepsin L1 (rFhCL1)

The liver fluke, Fasciola hepatica causes liver fluke disease, or fasciolosis, in ruminants such as cattle and sheep. An effective vaccine against the helminth parasite is essential to reduce our reliance on anthelmintics, particularly in light of frequent reports of resistance to some frontline drugs. In our study, Friesian cattle (13 per group) were vaccinated with recombinant F. hepatica cathepsin L1 protease (rFhCL1) formulated in mineral-oil based adjuvants, Montanide (TM) ISA 70VG and ISA 206VG. Following vaccination the animals were exposed to fluke-contaminated pastures for 13 weeks. At slaughter, there was a significant reduction in fluke burden of 48.2% in the cattle in both vaccinated groups, relative to the control non-vaccinated group, at p

Immunoselection of breast and ovarian cancer cells with trastuzumab and natural killer cells:selective escape of CD44high/CD24low/HER2low breast cancer stem cells

Although trastuzumab (Herceptin) has substantially improved the overall survival of patients with mammary carcinomas, even initially well-responding tumors often become resistant. Because natural killer (NK) cell-mediated antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC) is thought to contribute to the therapeutic effects of trastuzumab, we have established a cell culture system to select for ADCC-resistant SK-OV-3 ovarian cancer and MCF7 mammary carcinoma cells. Ovarian cancer cells down-regulated HER2 expression, resulting in a more resistant phenotype. MCF7 breast cancer cells, however, failed to develop resistance in vitro. Instead, treatment with trastuzumab and polyclonal NK cells resulted in the preferential survival of individual sphere-forming cells that displayed a CD44(high)CD24(low) "cancer stem cell-like" phenotype and expressed significantly less HER2 compared with non-stem cells. Likewise, the CD44(high)CD24(low) population was also found to be more immunoresistant in SK-BR3, MDA-MB231, and BT474 breast cancer cell lines. When immunoselected MCF7 cells were then re-expanded, they mostly lost the observed phenotype to regenerate a tumor cell culture that displayed the initial HER2 surface expression and ADCC-susceptibility, but was enriched in CD44(high)CD24(low) cancer stem cells. This translated into increased clonogenicity in vitro and tumorigenicity in vivo. Thus, we provide evidence that the induction of ADCC by trastuzumab and NK cells may spare the actual tumor-initiating cells, which could explain clinical relapse and progress. Moreover, our observation that the "relapsed" in vitro cultures show practically identical HER2 surface expression and susceptibility toward ADCC suggests that the administration of trastuzumab beyond relapse might be considered, especially when combined with an immune-stimulatory treatment that targets the escape variants.

Arsenate resistance in the ericoid mycorrhizal fungus Hymenoscyphus ericae

• Differential resistance to arsenate (AsO₄ ^3-) is demonstrated here among populations of the ericoid mycorrhizal fungus Hymenoscyphus ericae isolated from Calluna vulgaris in natural heathland soils and soils contaminated with AsO₄ ^3-. • Isolates (c. 25) of the fungus from each of two As and Cu mine sites, and a natural heathland site, were screened for AsO₄ ^3- and Cu²⁺ resistance by growing isolates in media containing a range of AsO₄ ^3- and Cu²⁺ concentrations. • H. ericae populations from the mine sites demonstrated resistance to AsO₄ ^3- compared with the heathland population; the mine-site populations producing significant growth at the highest AsO₄ ^3- concentration (4.67 mol m^-3), whereas growth of the heathland population was almost completely inhibited. EC₅₀ values for mine-site isolates were estimated to be 5-41-times higher than the heathland population. All isolates produced identical responses to increasing Cu²⁺ concentrations, with no differences observed between mine-site and heathland isolates. • Populations of H. ericae on the contaminated mine sites have developed adaptive resistance to AsO₄ ^3-. By contrast, Cu²⁺ resistance appears to be constitutive.

The vascular targeting agent combretastatin-A4 and a novel cis-Restricted {beta}-Lactam Analogue, CA-432, induce apoptosis in human chronic myeloid leukemia cells and ex vivo patient samples including those displaying multidrug resistance

Combretastatin-A4 (CA-4) is a natural derivative of the African willow tree Combretum caffrum. CA-4 is one of the most potent antimitotic components of natural origin, but it is, however, intrinsically unstable. A novel series of CA-4 analogs incorporating a 3,4-diaryl-2-azetidinone (β-lactam) ring were designed and synthesized with the objective to prevent cis -trans isomerization and improve the intrinsic stability without altering the biological activity of CA-4. Evaluation of selected β-lactam CA-4 analogs demonstrated potent antitubulin, antiproliferative, and antimitotic effects in human leukemia cells. A lead β-lactam analog, CA-432, displayed comparable antiproliferative activities with CA-4. CA-432 induced rapid apoptosis in HL-60 acute myeloid leukemia cells, which was accompanied by depolymerization of the microtubular network, poly(ADP-ribose) polymerase cleavage, caspase-3 activation, and Bcl-2 cleavage. A prolonged G(2)M cell cycle arrest accompanied by a sustained phosphorylation of mitotic spindle checkpoint protein, BubR1, and the antiapoptotic proteins Bcl-2 and Bcl-x(L) preceded apoptotic events in K562 chronic myeloid leukemia (CML) cells. Molecular docking studies in conjunction with comprehensive cell line data rule out CA-4 and β-lactam derivatives as P-glycoprotein substrates. Furthermore, both CA-4 and CA-432 induced significantly more apoptosis compared with imatinib mesylate in ex vivo samples from patients with CML, including those positive for the T315I mutation displaying resistance to imatinib mesylate and dasatinib. In summary, synthetic intrinsically stable analogs of CA-4 that display significant clinical potential as antileukemic agents have been designed and synthesized.

ISCR and their association with antibiotic resistance genes

A prevalência de bactérias resistentes a antibióticos em ambiente hospitalar tem vindo a tornar-se dramática e preocupante a nível mundial. Contudo, com a utilização inadequada de antibióticos em áreas tão diversas como a veterinária, a aquacultura e a agricultura, esta deixou de estar confinada ao ambiente hospitalar, sendo o ambiente um reservatório natural de microganismos resistentes a estes compostos. O conhecimento detalhado dos determinantes de resistência a antibióticos presentes nestes ambientes, sejam estes genes de resistência ou estruturas envolvidas na sua mobilização, é fundamental, não só do ponto de vista do conhecimento como para a eventual implementação de medidas de contenção da sua disseminação. Neste contexto, são necessários estudos que permitam conhecer o panorama mais realista da distribuição destes determinantes de resistência a antibióticos, quer no meio ambiente quer no ambiente clínico. Assim, constituiu objectivo principal deste trabalho contribuir para o conhecimento do panorama actual da prevalência e distribuição dos elementos ISCR, bem como de outros determinantes de resistência a antibióticos em espécies de Gram-negativo clinicamente relevantes (Escherichia coli, Klebsiella pneumoniae, Acinetobacter baumannii e Citrobacter freundii) recolhidas a partir de amostras de pacientes do Hospital Infante D. Pedro, EPE, Aveiro, Portugal, entre 2006 e 2008. Adicionalmente, foram também recolhidas bactérias de Gram-negativo do meio ambiente, a partir de amostras de águas e de vísceras de peixes, nas quais foram igualmente pesquisados os elementos acima referidos. À excepção dos isolados de E. coli e de Gramnegativo ambientais, todas as estirpes estudadas foram seleccionadas com base no seu perfil de multirresistência a antibióticos. Os resultados mostraram que em todas as espécies recolhidas no ambiente hospitalar foi detectada a presença de elementos ISCR, do tipo ISCR1 ou ISCR2. O elemento ISCR1, foi encontrado em isolados de E. coli, K. pneumoniae e C. freundii e o elemento ISCR2 em isolados de A. baumannii. Não foi detectada a presença de ISCRs nos isolados de Gram-negativo ambientais, o que sugere que a ocorrência dos mesmos é fortemente influenciada pela pressão selectiva exercida pelo ambiente em que os microrganismos se encontram. Genes qnr e integrões de classe 1 foram os determinantes de resistência mais frequentemente encontrados associados aos elementos ISCR1. Os vários determinantes de resistência foram encontrados em diferentes contextos genéticos e localizados em estruturas móveis, nomeadamente em plasmídeos. O elemento ISCR2 presente em isolados de A. baumannii encontra-se associado ao gene sul2 em todos os isolados, dentro de um mesmo contexto genético e com uma localização cromossomal. Contudo, o contexto genético encontrado nestes isolados é novo não tendo sido descrito até à data em outros microrganismos. O presente estudo constitui a primeira descrição de elementos ISCR intrinsecamente ligados a genes de resistência a antibióticos, em Portugal. Uma vez que estes elementos parecem ser responsáveis pela mobilização de um grande número de genes de resistência a antibióticos, a sua elevada incidência entre estirpes resistentes e multirresistentes, bem como a sua associação com genes de resistência é preocupante e requer vigilância.

Problems of minimal aerodynamic resistance

Nesta tese estamos preocupados com o problema da resistência mínima primeiro dirigida por I. Newton em seu Principia (1687): encontrar o corpo de resistência mínima que se desloca através de um médio. As partículas do médio não interagem entre si, bem como a interação das partículas com o corpo é perfeitamente elástica. Diferentes abordagens desse modelo foram feitas por vários matemáticos nos últimos 20 anos. Aqui damos uma visão geral sobre estes resultados que representa interesse independente, uma vez que os autores diferentes usam notações diferentes. Apresentamos uma solução do problema de minimização na classe de corpos de revolução geralmente não convexos e simplesmente conexos. Acontece que nessa classe existem corpos com resistência menor do que o mínimo da resistência na classe de corpos convexos de revolução. Encontramos o infimum da resistência nesta classe e construimos uma sequência regular de corpos que aproxima este infimum. Também apresentamos um corpo de resistência nula. Até agora ninguém sabia se tais corpos existem ou não, evidentemente o nosso corpo não pertence a nenhuma classe anteriormente analisado. Este corpo é não convexo e não simplesmente conexo; a forma topológica dele é um toro, parece um UFO extraterrestre. Apresentamos aqui várias famílias de tais corpos e estudamos as suas propriedades. Também apresentamos um corpo que é natural de chamar um corpo "invisíveis em uma direção", uma vez que a trajectória de cada partícula com a certa direcção coincide com a linha recta fora do invólucro convexo do corpo. ABSTRACT: In this thesis we are concerned with the problem of minimal resistance first addressed by I. Newton in his Principia (1687): find the body of minimal resistance moving through a medium. The medium particles do not mutually interact, and the interaction of particles with the body is perfectly elastic. Different approaches to that model have been tried by several mathematicians during the last 20 years. Here we give an overview of these results that represents interest in itself since all authors use different notations. We present a solution of the minimization problem in the class of generally non convex, simply connected bodies of revolution. It happens that in this class there are bodies with smaller resistance than the minimum in the class of convex bodies of revolution. We find the infimum of the resistance in this class, and construct a sequence of bodies which approximates this infimum. Also we present a body of zero resistance. Since earlier it was unknown if such bodies exists or not, evidently our body does not belong to any class previously examined. The zero resistance body found by us is non-convex and non-simply connected; topologically it is a torus, and it looks like an extraterrestrial UFO. We present here several families of such bodies and study their properties. We also present a body which is natural to call a body "invisible in one direction", since the trajectory of each particle with the given direction, outside the convex hull of the body, coincides with a straight line.

Tributyltin (TBT) resistance in Aeromonas molluscorum Av27

O tributilestanho (TBT) é considerado um dos xenobióticos mais tóxicos, produzidos e deliberadamente introduzidos no meio ambiente pelo Homem. Tem sido usado numa variedade de processos industriais e subsequentemente descarregado no meio ambiente. O tempo de meia-vida do TBT em águas marinhas é de várias semanas, mas em condições de anóxia nos sedimentos, pode ser de vários anos, devido à sua degradação mais lenta. Embora o TBT tenha sido descrito como sendo tóxico para eucariotas e procariotas, muitas bactérias podem ser resistentes a este composto. O presente trabalho teve como objetivo principal elucidar o mecanismo de resistência ao TBT em bactérias. Para além disso, pretendeu-se desenvolver um biorepórter para detectar TBT no ambiente. Para atingir estes objetivos foram delineadas várias tarefas cujos principais resultados obtidos se apresentam a seguir. Várias bactérias resistentes ao TBT foram isoladas de sedimento e água do Porto de Pesca Longínqua (PPL) na Ria de Aveiro, Portugal. Entre estas, Aeromonas molluscorum Av27 foi selecionada devido à sua elevada resistência a este composto (concentrações até 3 mM), à sua capacidade de degradar o TBT em compostos menos tóxicos (dibutilestanho, DBT e monobutilestanho, MBT) e também por usar o TBT como fonte de carbono. A. molluscorum Av27 foi caracterizada genotipica e fenotipicamente. Os fatores de virulência estudados mostraram que esta estirpe i) possui atividade lipolítica; ii) não é citotóxica para células de mamíferos, nomeadamente para células Vero; iii) não possui integrões de classe I e II e iv) possui cinco plasmídeos com aproximadamente 4 kb, 7 kb, 10 kb, 100 kb e mais de 100 kb. Estes resultados mostraram que a estirpe Av27 não é tóxica, aumentando assim o interesse nesta bactéria para futuras aplicações, nomeadamente na bioremediação. Os testes de toxicidade ao TBT mostraram que este composto tem um impacto negativo no crescimento desta estirpe, bem como, na densidade, no tamanho e na atividade metabólica das células e é responsável pela formação de agregados celulares. Assim, o TBT mostrou ser bastante tóxico para as bactérias interferindo com a atividade celular geral. O gene Av27-sugE, que codifica a proteína SugE pertencente à família das “small multidrug resistance proteins” (SMR), foi identificado como estando envolvido na resistência ao TBT nesta estirpe. Este gene mostrou ser sobreexpresso quando as células crescem na presença de TBT. O promotor do gene Av27-sugE foi utilizado para construir um bioreporter para detetar TBT, contendo o gene da luciferase do pirilampo como gene repórter. O biorepórter obtido reúne as características mais importantes de um bom biorepórter: sensibilidade (intervalo de limite de detecção de 1-1000 nM), rapidez (3 h são suficientes para a deteção de sinal) e, possivelmente, não é invasivo (pois foi construído numa bactéria ambiental). Usando sedimento recolhido no Porto de Pesca Longínqua da Ria de Aveiro, foi preparada uma experiência de microcosmos com o intuito de avaliar a capacidade de Av27 para bioremediar o TBT, isoladamente ou em associação com a comunidade bacteriana indígena. A análise das amostras de microcosmos por PCR-DGGE e de bibliotecas de 16S rDNA revelaram que a comunidade bacteriana é relativamente estável ao longo do tempo, mesmo quando Av27 é inoculada no sedimento. Para além disso, o sedimento estuarino demonstrou ser dominado por bactérias pertencentes ao filo Proteobacteria (sendo mais abundante as Delta e Gammaproteobacteria) e Bacteroidetes. Ainda, cerca de 13% dos clones bacterianos não revelaram nenhuma semelhança com qualquer dos filos já definidos e quase 100% afiliou com bactérias não cultiváveis do sedimento. No momento da conclusão desta tese, os resultados da análise química de compostos organoestânicos não estavam disponíveis, e por essa razão não foi possível tirar quaisquer conclusões sobre a capacidade desta bactéria remediar o TBT em sedimentos. Esses resultados irão ajudar a esclarecer o papel de A. molluscorum Av27 na remediação de TBT. Recentemente, a capacidade da estirpe Av27 remediar solo contaminado com TBT foi confirmada em bioensaios realizados com plantas, Brassica rapa e Triticum aestivum (Silva 2011a), e também com invertebrados Porcellionides pruinosus (Silva 2011B). Assim, poder-se-á esperar que a bioremediação do sedimento na experiência de microcosmos também tenha ocorrido. No entanto, só a análise química dos compostos organostânicos deverá ser conclusiva. Devido à dificuldade em realizar a análise analítica de organoestânicos, um método de bioensaio fácil, rápido e barato foi adaptado para avaliar a toxicidade do TBT em laboratório, antes de se proceder à análise química das amostras. O método provou a sua utilidade, embora tenha mostrado pouca sensibilidade quando se usam concentrações de TBT baixas. Em geral, os resultados obtidos contribuíram para um melhor entendimento do mecanismo de resistência ao TBT em bactérias e mostraram o potencial biotecnológico de A. molluscorum Av27, nomeadamente, no que refere à sua possível aplicação na descontaminação de TBT no ambiente e também no desenvolvimento de biorepórteres.

Innate immunity genes as determinants of resistance/susceptibility to human disease : studies in leukemia patients

La leucémie lymphoblastique aiguë des cellules Pré-B (B-ALL) reste le type de cancer le plus souvent diagnostiqué chez les enfants. Des études ont montré que des déterminants génétiques jouent un rôle important dans la susceptibilité/résistance au développement de ce cancer. À cet égard, les gènes Killer-cell Immunoglobulin-like Receptor (KIR) sont d'une importance particulière. Ces gènes sont fortement polymorphiques et codent pour des récepteurs qui contrôlent l’activité fonctionnelle des cellules Natural Killer (NK). Notre hypothèse est que les gènes activateurs des KIR s’associent avec la résistance innée pour développer la B-ALL. Afin d'évaluer cette hypothèse, nous avons entrepris une étude de cas-contrôles chez des enfants canadiens-français dans laquelle nous avons utilisé l'ADN génomique de 100 patients atteints de B-ALL ainsi que l’ADN de 245 individus sains. La présence ou l'absence de chaque gène KIR a été détectée par PCR en utilisant des amorces de séquences spécifiques. Nous avons trouvé que la présence des gènes KIR activateurs est significativement diminuée chez les enfants leucémiques par rapport aux témoins. En outre, le nombre de ces gènes a aussi montré une association significative linéaire avec la résistance au développement d’une B-ALL. Cela suggère des effets additifs de ces gènes permettant de conférer une protection contre ce cancer. Ces résultats pourraient être utiles afin de déceler de façon précoce les enfants ayant un risque de développer cette leucémie. Enfin, des stratégies thérapeutiques basées sur les récepteurs KIR pourraient être envisagées et s'avérer utiles concernant le traitement de ce cancer chez les enfants.