The plant ovule omics : an integrative approach for pollen−pistil interactions and pollen tube guidance studies in solanaceous species

Chez les plantes à fleurs, l’ovaire est l’organe reproducteur femelle et il interagit de façon importante avec les gamètes mâles durant la croissance, le guidage, la réception et la rupture du tube pollinique ainsi que la fusion des gamètes. Le processus débute lorsque de nombreux gènes de l’ovule sont activés à longue distance lors de la réception du pollen sur le stigmate. Afin d’explorer les signaux provenant de l’ovule ayant un impact important sur les interactions pollen–pistil, particulièrement les molécules sécrétées impliquées dans la signalisation espècespécifique, l’expression génique des ovules sous forme d’ARNm ainsi et la sécrétion protéique ont été étudiées chez Solanum chacoense, une espèce diploïde de pomme de terre sauvage. S. chacoense a subi beaucoup d’hybridation interspécifique avec d’autres espèces sympathiques de solanacées, facilitant ainsi grandement l’étude des interactions pollen–ovule de façon espècespécifique ainsi que leur évolution. Dans ce projet, des ovules provenant de trois conditions différentes ont été comparés: des ovules matures de type sauvage, des ovules légèrement immatures, récoltés deux jours avant l’anthèse et des ovules provenant du mutant frk1 pour lesquels le sac embryonnaire est absent. Un séquençage d’ARN à haut débit a d’abord été effectué sur les ovules de type sauvage de S. chacoense afin de générer un assemblage de référence comprenant 33852 séquences codantes. D’autres séquençages ont été effectués sur les trois conditions d’ovules et sur les feuilles afin de faire une analyse d’expression différentielle des gènes. En comparaison avec les ovules de type sauvage, 818 gènes sont réprimés dans les ovules du mutant frk1. Un sous-groupe de 284 gènes, étaient également sous-exprimés dans les ovules légèrement immatures, suggérant un rôle spécifique dans les stades tardifs de la maturation du sac embryonnaire (stade de développent FG6 à FG7) ainsi que du guidage du tube pollinique, puisque ni les ovules du mutant frk1 ni ceux légèrement immatures ne sont capables d’attirer les tubes polliniques lors d’essais de croissance semi in vivo. De plus, 21% de ces gènes sont des peptides riches en cystéines (CRPs). En utilisant un transcriptome assemblé de novo provenant de deux proches parents de S. chacoense, S. gandarillasii et S. tarijense, une analyse d’orthologie a été effectuée sur ces CRPs, révélant une grande variabilité et une évolution rapide chez les solanacées. De nouveaux motifs de cystéine uniques à cette famille ont également été découverts. En comparant avec des études similaires chez Arabidopsis, le sac embryonnaire de S. chacoense montre un transcriptome fortement divergent, particulièrement en en ce qui a trait à la catégorisation fonctionnelle des gènes et de la similarité entre les gènes orthologues. De plus,même si la glycosylation n’est pas requise lors du guidage mycropylaire du tube pollinique chez Arabidopsis, Torenia ou le maïs, des extraits d’ovules glycosylés de S. chacoense sont capables d’augmenter la capacité de guidage de 18%. Cette étude est donc la première à montrer une corrélation entre glycosylation et le guidage du tube pollinique par l’ovule. En complément à l’approche transcriptomique, une approche protéomique portant sur les protéine sécrétées par l’ovule (le secrétome) a été utilisée afin d’identifier des protéines impliquées dans l’interaction entre ovule et tube pollinique. Des exsudats d’ovules matures (capables d’attirer le tube pollinique) et d’ovules immatures (incapables d’attirer le tube pollinique) ont été récoltés en utilisant une nouvelle méthode d’extraction par gravité permettant de réduire efficacement les contaminants cytosoliques à moins de 1% de l’échantillon. Un total de 305 protéines sécrétées par les ovules (OSPs) ont été identifiées par spectrométrie de masse, parmi lesquelles 58% étaient spécifiques aux ovules lorsque comparées avec des données de protéines sécrétées par des tissus végétatifs. De plus, la sécrétion de 128 OSPs est augmentée dans les ovules matures par rapport aux ovules immatures. Ces 128 protéines sont donc considérées en tant que candidates potentiellement impliquées dans la maturation tardive de l’ovule et dans le guidage du tube pollinique. Cette étude a également montré que la maturation du sac embryonnaire du stade FG6 au stade FG7 influence le niveau de sécrétion de 44% du sécrétome total de l’ovule. De façon surprenante, la grande majorité (83%) de ces protéines n’est pas régulée au niveau de l’ARN, soulignant ainsi l’importance de cette approche dans l’étude du guidage du tube pollinique comme complément essentiel aux études transcriptomiques. Parmi tous les signaux sécrétés par l’ovule et reliés au guidage, obtenus à partir des approches transcriptomiques et protéomiques décrites ci-haut, nous avons spécifiquement évalué l’implication des CRPs dans le guidage du tube pollinique par l’ovule chez S. chacoense, vu l’implication de ce type de protéine dans les interactions pollen-pistil et le guidage du tube pollinique chez d’autres espèces. Au total, 28 CRPs étaient présentes dans les ovules capables d’attirer le tube pollinique tout en étant absentes dans les ovules incapables de l’attirer, et ce, soit au niveau de l’ARNm et/ou au niveau du sécrétome. De celles-ci, 17 CRPs ont été exprimées dans un système bactérien et purifiées en quantité suffisante pour tester le guidage. Alors que des exsudats d’ovules ont été utilisés avec succès pour attirer par chimiotactisme le tube pollinique, les candidats exprimés dans les bactéries n’ont quant à eux pas été capables d’attirer les tubes polliniques. Comme l’utilisation de systèmes d’expression hétérologue eucaryote peut permettre un meilleur repliement et une plus grande activité des protéines, les candidats restants seront de nouveau exprimés, cette fois dans un système de levure ainsi que dans un système végétal pour produire les peptides sécrétés. Ceux-ci seront ensuite utilisés lors d’essais fonctionnels pour évaluer leur capacité à guider les tubes polliniques et ainsi isoler les attractants chimiques responsable du guidage du tube pollinique chez les solanacées comme S. chacoense.

Cultiu de les cèl·lules epididimàries de "Sus domesticus": anàlisi estructural, funcional i proteòmic

En aquest treball s'han desenvolupat dos mètodes simples i ràpids pel cultiu de les cèl·lules epitelials de les tres regions de l'epidídim de Sus domesticus. Un es basa en el cultiu de fragments del túbul epididimari intactes durant 8 dies. L'altre mètode es basa en el cultiu de fragments del túbul epididimari digerits amb col·lagenasa que, després de 7 dies, donen lloc a la formació d'una monocapa de cèl·lules epitelials epididimàries que adquireixen el 90-100% de confluència després de 12-16 dies en cultiu. Aquestes cèl·lules es mantenen viables durant més de 60 dies en cultiu i no s'observa proliferació de cèl·lules no epitelials. Per determinar el nivell de conservació de les característiques epididimàries en els cultius s'ha analitzat l'estructura cel·lular, l'activitat de síntesi i secreció proteica, i el manteniment i maduració dels espermatozoides en cocultiu.

Effects of combined high-pressure and heat treatment on the textural properties of soya gels

sSPI, 7S, and 11S globulin at 12% (w/v) protein concentration, at neutral pH, did not form gels when heat-treated (90 degreesC, 15 min) or when high pressure-treated (300-700 MPa), except for the I IS, which formed a gel when heat-treated. The combination of heat and pressure (that is heating the solutions in a water bath and then pressure-treating at room temperature or the reverse sequence), led to differences: when heat-treatment was before high-pressure treatment, only the I IS fraction formed a self-standing gel; however, when the solutions were pressurised before heat treatment, all the proteins formed self-standing gels. The textural and water-holding properties were measured on the gels formed with the three different soy proteins. (C) 2002 Elsevier Science Ltd. All rights reserved.

Pathogenicity and other genomic islands in plant pathogenic bacteria

Pathogenicity islands (PAIs) were first described in uropathogenic E. coli. They are now defined as regions of DNA that contain virulence genes and are present in the genome of pathogenic strains, but absent from or only rarely present in non-pathogenic variants of the same or related strains. Other features include a variable G+C content, distinct boundaries from the rest of the genome and the presence of genes related to mobile elements such as insertion sequences, integrases and transposases. Although PAIs have now been described in a wide range of both plant and animal pathogens it has become evident that the general features of PAIs are displayed by a number of regions of DNA with functions other than pathogenicity, such as symbiosis and antibiotic resistance, and the general term genomic islands has been adopted. This review will describe a range of genomic islands in plant pathogenic bacteria including those that carry effector genes, phytotoxins and the type III protein secretion cluster. The review will also consider some medically important bacteria in order to discuss the range, acquisition and stabilization of genomic islands.

The influence of the accessory genome on bacterial pathogen evolution

Bacterial pathogens exhibit significant variation in their genomic content of virulence factors. This reflects the abundance of strategies pathogens evolved to infect host organisms by suppressing host immunity. Molecular arms-races have been a strong driving force for the evolution of pathogenicity, with pathogens often encoding overlapping or redundant functions, such as type III protein secretion effectors and hosts encoding ever more sophisticated immune systems. The pathogens’ frequent exposure to other microbes, either in their host or in the environment, provides opportunities for the acquisition or interchange of mobile genetic elements. These DNA elements accessorise the core genome and can play major roles in shaping genome structure and altering the complement of virulence factors. Here, we review the different mobile genetic elements focusing on the more recent discoveries and highlighting their role in shaping bacterial pathogen evolution.

Co-ordinate single-cell expression of LEE4- and LEE5-encoded proteins of Escherichia coli O157:H7

Escherichia coli O157:H7 is a zoonotic pathogen that can express a type III secretion system (TTSS) considered important for colonization and persistence in ruminants. E. coli O157:H7 strains have been shown to vary markedly in levels of protein secreted using the TTSS and this study has confirmed that a high secretion phenotype is more prevalent among isolates associated with human disease than isolates shed by healthy cattle. The variation in secretion levels is a consequence of heterogeneous expression, being dependent on the proportion of bacteria in a population that are actively engaged in protein secretion. This was demonstrated by indirect immunofluorescence and eGFP fusions that examined the expression of locus of enterocyte effacement (LEE)-encoded factors in individual bacteria. In liquid media, the expression of EspA, tir::egfp, intimin, but not map::egfp were co-ordinated in a subpopulation of bacteria. In contrast to E. coli O157:H7, expression of tir::egfp in EPEC E2348/69 was equivalent in all bacteria although the same fusion exhibited variable expression when transformed into an E. coli O157:H7 background. An E. coli O157:H7 strain deleted for the LEE demonstrated weak but variable expression of tir::egfp indicating that the elements controlling the heterogeneous expression lie outside the LEE. The research also demonstrated the rapid induction of tir::egfp and map::egfp on contact with bovine epithelial cells. This control in E. coli O157:H7 may be required to limit exposure of key surface antigens, EspA, Tir and intimin during colonization of cattle but allow their rapid production on contact with bovine gastrointestinal epithelium at the terminal rectum.

The rulB gene of plasmid pWW0 is a hotspot for the site-specific insertion of integron-like elements found in the chromosomes of environmental Pseudomonas fluorescens group bacteria

The rulAB operon of Pseudomonas spp. confers fitness traits on the host and has been suggested to be a hotspot for insertion of mobile elements that carry avirulence genes. Here, for the first time, we show that rulB on plasmid pWW0 is a hotspot for the active site-specific integration of related integron-like elements (ILEs) found in six environmental pseudomonads (strains FH1–FH6). Integration into rulB on pWW0 occurred at position 6488 generating a 3 bp direct repeat. ILEs from FH1 and FH5 were 9403 bp in length and contained eight open reading frames (ORFs), while the ILE from FH4 was 16 233 bp in length and contained 16 ORFs. In all three ILEs, the first 5.1 kb (containing ORFs 1–4) were structurally conserved and contained three predicted site-specific recombinases/integrases and a tetR homologue. Downstream of these resided ORFs of the ‘variable side’ with structural and sequence similarity to those encoding survival traits on the fitness enhancing plasmid pGRT1 (ILEFH1 and ILEFH5) and the NR-II virulence region of genomic island PAGI-5 (ILEFH4). Collectively, these ILEs share features with the previously described type III protein secretion system effector ILEs and are considered important to host survival and transfer of fitness enhancing and (a)virulence genes between bacteria.

Characterization of the 4.5S RNA molecule in Escherichia coli

The 4.5S RNA molecule of Escherichia coli is essential to cell viability. It has been shown that depletion of this molecule inhibits protein synthesis, induces the heat shock response, and generally slows cell growth. The molecule has also been implicated in protein secretion, as in cells depleted of 4.5S RNA, an unsecreted precursor to ?-lactamase accumulates (pre-?-lactamase). A role in protein secretion is further supported by structural similarities with the 7S RNA molecule of eukaryotic SRP, specific binding to SRP54, and its homolog in E. coli, P48, and the ability of 7S RNA from certain archaebacteria to suppress 4.5S RNA depletion. In this study I have utilized strains with mutant forms of the 4.5S RNA genes in order to study the effect of altered 4.5S RNA on cell physiology. These strains have their mutant 4.55 RNA under the control of the tryptophan synthetic operon. Decreased growth rates, inhibited cell division, and altered protein synthesis all result from these mutations.

Conditions affecting production of functional muscle recombinant alpha-tropomyosin in Saccharomyces cerevisiae

Yeasts are attractive hosts for heterologous protein production as they follow the general eukaryotic post-translational modification pattern. The well-known Saccharomyces cerevisiae has been used to produce a large variety of foreign proteins. The proper function of muscle tropomyosin depends on a specific modification at its N-terminus. Although tropomyosin has been produced in different expression systems, only the recombinant protein produced in the yeast Pichia pastoris has native-like functional properties. In this paper we describe the production of functional skeletal muscle tropomyosin in the yeast S. cerevisiae. The recombinant protein was produced in high amounts and production was strongly affected by genetic and environmental factors, including plasmid copy number, promoter strength, and growth media composition. (C) 2003 Elsevier B.V. (USA). All rights reserved.

Expression, purification, and circular dichroism analysis of human CDK9

The human cyclin-dependent kinase 9 (CDK9) protein was expressed in E coli BL21 using the pET23a vector at 30 degrees C. Several milligrams of protein were purified from soluble fraction using ionic exchange and ATP-affinity chromatography. The structural quality of recombinant CDK9 and the estimation of its secondary structure were obtained by circular dichroism. Structural models of CDK9 presented 26% of helices in agreement with the spectra by circular dichroism analysis. This is the first report on human CDK9 expression in Escherichia coli and structure analysis and provides the first step for the development of CDK9 inhibitors. (c) 2006 Elsevier B.V. All rights reserved.

Hypoxanthine-guanine phosphoribosyltransferase from Mycobacterium tuberculosis H37Rv: Cloning, expression, and biochemical characterization

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Functional shikimate dehydrogenase from Mycobacterium tuberculosis H37Rv: Purification and characterization

Tuberculosis (TB) poses a major worldwide public health problem. The increasing prevalence of TB, the emergence of multi-drug-resistant strains of Mycobacterium tuberculosis, the causative agent of TB, and the devastating effect of co-infection with HIV have highlighted the urgent need for the development of new antimycobacterial agents. Analysis of the complete genome sequence of M. tuberculosis shows the presence of genes involved in the aromatic amino acid biosynthetic pathway. Experimental evidence that this pathway is essential for M. tuberculosis has been reported. The genes and pathways that are essential for the growth of the microorganisms make them attractive drug targets since inhibiting their function may kill the bacilli. We have previously cloned and expressed in the soluble form the fourth shikimate pathway enzyme of the M. tuberculosis, the aroE-encoded shikimate dehydrogenase (mtSD). Here, we present the purification of active recombinant aroE-encoded M. tuberculosis shikimate dehydrogenase (mtSD) to homogeneity, N-terminal sequencing, mass spectrometry, assessment of the oligomeric state by gel filtration chromatography, determination of apparent steady-state kinetic parameters for both the forward and reverse directions, apparent equilibrium constant, thermal stability, and energy of activation for the enzyme-catalyzed chemical reaction. These results pave the way for structural and kinetic studies, which should aid in the rational design of mtSD inhibitors to be tested as antimycobacterial agents. (c) 2005 Elsevier B.V. All rights reserved.

Cloning, expression, purification and characterization of recombinant glutathione-S-transferase from Xylella fastidiosa

Xylella fastidiosa is an important pathogen bacterium transmitted by xylem-feedings leafhoppers that colonizes the xylem of plants and causes diseases on several important crops including citrus variegated chlorosis (CVC) in orange and lime trees. Glutathione-S-transferases (GST) form a group of multifunctional isoenzymes that catalyzes both glutathione (GSH)-dependent conjugation and reduction reactions involved in the cellular detoxification of xenobiotic and endobiotic compounds. GSTs are the major detoxification enzymes found in the intracellular space and mainly in the cytosol from prokaryotes to mammals, and may be involved in the regulation of stress-activated signals by suppressing apoptosis signal-regulating kinase 1. In this study, we describe the cloning of the glutathione-S-transferase from X. fastidiosa into pET-28a(+) vector, its expression in Escherichia coli, purification and initial structural characterization. The purification of recombinant xfGST (rxfGST) to near homogeneity was achieved using affinity chromatography and size-exclusion chromatography (SEC). SEC demonstrated that rxfGST is a homodimer in solution. The secondary and tertiary structures of recombinant protein were analyzed by circular dichroism and fluorescence spectroscopy, respectively. The enzyme was assayed for activity and the results taken together indicated that rxfGST is a stable molecule, correctly folded, and highly active. Several members of the GST family have been extensively studied. However, xfGST is part of a less-studied subfamily which yet has not been structurally and biochemically characterized. In addition, these studies should provide a useful basis for future studies and biotechnological approaches of rxfGST. (C) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.

Biomechanical Loading Modulates Proinflammatory and Bone Resorptive Mediators in Bacterial-Stimulated PDL Cells

Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)

Molekularbiologische Charakterisierung und funktionelle Analyse des in Kopf-Hals-Tumoren überexprimierten Proteins OSF-2

Im Rahmen dieser Arbeit wurde das in Kopf-Hals-Tumoren überexprimierte, hinsichtlich seiner Funktion jedoch kontrovers diskutierte Protein OSF-2 (Osteoblast specific factor-2) molekularbiologisch charakterisiert und funktionell analysiert. Die endogene OSF-2-Expression wurde in verschiedenen Zelllinien, Geweben, sowie in Primärzellen untersucht. Die durch das N-terminale Sekretionssignal verursachte Proteinsekretion konnte sowohl morphologisch als auch biochemisch nachgewiesen werden. In Microarray-Experimenten konnte gezeigt werden, dass sowohl Tumorzellen als auch Tumor- assoziierte Fibroblasten OSF-2 exprimieren, wobei allerdings keine OSF-2-Isoformsignatur nachgewiesen werden konnte. In funktionellen Assays zeigte OSF-2 zwar keinen Einfluß auf die Proliferation von Kopf-Hals-Tumorzellen, stellte sich jedoch als wichtig für die Zellmigration und das Überleben der Zellen unter ungünstigen Wachstumsbedingungen heraus. Diese Ergebnisse konnten anhand von in vivo-Untersuchungen bestätigt werden. Das verbesserte Überleben der Zellen lässt sich wahrscheinlich durch die OSF-2-induzierte Aktivierung des “Survival Pathways“ Akt/PKB über die PI3-Kinase erklären. Bei den im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen humanen Tumorgewebes war es möglich eine neue Tumorzelllinie des frontalen Sinus zu etablieren und charakterisieren. Hierbei konnte gezeigt werden, dass es sich um HPV-negative, morphologisch äußerst heterogene Zellen mit geringer Migrationsgeschwindigkeit handelt, die eine große Zahl an Chromosomenaberrationen aufweisen. Sie konnten ungünstige Wachstumsbedingungen wie Nährstoffmangel besser überleben als die im Vergleich untersuchte Kopf-Hals-Tumorzelllinie und waren dazu in der Lage nach subkutaner Injektion Tumorwachstum in immundefizienten Nacktmäusen zu initiieren. Aus der Tumorzellpopulation isolierte CD133+ Zellen erhöhten die Tumorinitiation erheblich, was auf das Vorhandensein von Tumorstammzellen innerhalb der CD133+ Zellfraktion hindeutet. Um die Bedeutung von OSF-2 als Zielstruktur für neue Krebsmedikamente einschätzen zu können, sind allerdings weitere Informationen über dessen funktionelle Bedeutung notwendig.