The functions of DNA methylation by CcrM in Caulobacter crescentus: a global approach.

DNA methylation is involved in a diversity of processes in bacteria, including maintenance of genome integrity and regulation of gene expression. Here, using Caulobacter crescentus as a model, we exploit genome-wide experimental methods to uncover the functions of CcrM, a DNA methyltransferase conserved in most Alphaproteobacteria. Using single molecule sequencing, we provide evidence that most CcrM target motifs (GANTC) switch from a fully methylated to a hemi-methylated state when they are replicated, and back to a fully methylated state at the onset of cell division. We show that DNA methylation by CcrM is not required for the control of the initiation of chromosome replication or for DNA mismatch repair. By contrast, our transcriptome analysis shows that >10% of the genes are misexpressed in cells lacking or constitutively over-expressing CcrM. Strikingly, GANTC methylation is needed for the efficient transcription of dozens of genes that are essential for cell cycle progression, in particular for DNA metabolism and cell division. Many of them are controlled by promoters methylated by CcrM and co-regulated by other global cell cycle regulators, demonstrating an extensive cross talk between DNA methylation and the complex regulatory network that controls the cell cycle of C. crescentus and, presumably, of many other Alphaproteobacteria.

Avaliação da interação micorrízica em cultivares de oliveira (Olea europea L.)

A maioria dos estudos com oliveira no Brasil e no mundo tem sido direcionada à produção e ao manejo. Apesar da importância para o crescimento vegetal e resistência a estresses diversos, não há estudos sobre a ocorrência de associação micorrízica em oliveira, no Brasil. O objetivo do presente trabalho foi avaliar a interação micorrízica em cultivares de oliveira na Fazenda Experimental de Maria da Fé - MG (FEMF - EPAMIG), a qual serve como ponto de partida na produção de inoculantes comerciais de fungos micorrízicos arbusculares para a cultura. Amostras de solo e de raízes de sete cultivares de oliveira foram coletadas para determinação do comprimento de micélio extrarradicular ativo e total e avaliação da percentagem e intensidade de colonização micorrízica, bem como da densidade e diversidade de esporos. Nas rizosferas das cultivares de oliveira, foram isoladas nove espécies de fungos micorrízicos: Acaulospora denticulata, Acaulospora scrobiculata, Acaulospora sp1, Acaulospora sp2, Entrophospora sp1, Gigaspora sp1, Glomus mosseae, Scutellospora pellucida e Scutellospora sp1. Os resultados comprovaram o micotrofismo da espécie. No entanto, não houve efeito das cultivares na distribuição dos propágulos de FMAs, os quais estiveram homogeneamente distribuídos nas diferentes rizosferas.

Simulations of electrophoretic collisions of DNA knots with gel obstacles

Gel electrophoresis can be used to separate nicked circular DNA molecules of equal length but forming different knot types. At low electric fields, complex knots drift faster than simpler knots. However, at high electric field the opposite is the case and simpler knots migrate faster than more complex knots. Using Monte Carlo simulations we investigate the reasons of this reversal of relative order of electrophoretic mobility of DNA molecules forming different knot types. We observe that at high electric fields the simulated knotted molecules tend to hang over the gel fibres and require passing over a substantial energy barrier to slip over the impeding gel fibre. At low electric field the interactions of drifting molecules with the gel fibres are weak and there are no significant energy barriers that oppose the detachment of knotted molecules from transverse gel fibres.

Interação silício e alumínio em plantas de arroz de terras altas cultivadas em solo alumínico

Solos com altos teores de Al tóxico podem causar diversos danos às plantas e, como consequência, diminuir sua produtividade; assim, seu manejo torna-se imprescindível para obter maiores produtividades, e o Si pode ser alternativa para diminuir a toxidez por Al em plantas. O objetivo deste trabalho foi avaliar a interação entre Si e Al em plantas de arroz de terras altas cultivadas em solo naturalmente alumínico de textura média arenosa. O delineamento experimental utilizado foi o de blocos inteiramente casualizados, dispostos em esquema fatorial 2 x 5 com quatro repetições. Os tratamentos empregados foram dois cultivares de arroz de terras altas: BRS Talento (não tolerante ao Al, moderno) e Guarani (tolerante ao Al3+, tradicional), além de cinco doses de Si (0, 30, 60, 90 e 120 mg dm-3) adicionadas ao solo. O Si fornecido ao solo contribuiu amenizando a toxidez por Al em ambos os cultivares, porém só houve acréscimo em produtividade no cultivar BRS Talento. Houve correlação positiva para produtividade de grãos do cultivar BRS Talento e teor de Si nas folhas; já o teor de Al nas folhas correlacionou-se com a produtividade de forma negativa; e também houve correlação negativa entre os teores de Si e Al nas folhas, indicando que há interação entre Si e Al em plantas de arroz.

Automated DNA extraction using the QIAsymphony platform: Estimation of DNA recovery from simulated forensic stains

The aim of this study was to evaluate the forensic protocol recently developed by Qiagen for the QIAsymphony automated DNA extraction platform. Samples containing low amounts of DNA were specifically considered, since they represent the majority of samples processed in our laboratory. The analysis of simulated blood and saliva traces showed that the highest DNA yields were obtained with the maximal elution volume available for the forensic protocol, that is 200 ml. Resulting DNA extracts were too diluted for successful DNA profiling and required a concentration. This additional step is time consuming and potentially increases inversion and contamination risks. The 200 ml DNA extracts were concentrated to 25 ml, and the DNA recovery estimated with real-time PCR as well as with the percentage of SGM Plus alleles detected. Results using our manual protocol, based on the QIAamp DNA mini kit, and the automated protocol were comparable. Further tests will be conducted to determine more precisely DNA recovery, contamination risk and PCR inhibitors removal, once a definitive procedure, allowing the concentration of DNA extracts from low yield samples, will be available for the QIAsymphony.

Numerical simulation of gel electrophoresis of DNA knots in weak and strong electric fields.

Gel electrophoresis allows one to separate knotted DNA (nicked circular) of equal length according to the knot type. At low electric fields, complex knots, being more compact, drift faster than simpler knots. Recent experiments have shown that the drift velocity dependence on the knot type is inverted when changing from low to high electric fields. We present a computer simulation on a lattice of a closed, knotted, charged DNA chain drifting in an external electric field in a topologically restricted medium. Using a Monte Carlo algorithm, the dependence of the electrophoretic migration of the DNA molecules on the knot type and on the electric field intensity is investigated. The results are in qualitative and quantitative agreement with electrophoretic experiments done under conditions of low and high electric fields.

One billion years of bZIP transcription factor evolution: conservation and change in dimerization and DNA-binding site specificity.

The genomic era has revealed that the large repertoire of observed animal phenotypes is dependent on changes in the expression patterns of a finite number of genes, which are mediated by a plethora of transcription factors (TFs) with distinct specificities. The dimerization of TFs can also increase the complexity of a genetic regulatory network manifold, by combining a small number of monomers into dimers with distinct functions. Therefore, studying the evolution of these dimerizing TFs is vital for understanding how complexity increased during animal evolution. We focus on the second largest family of dimerizing TFs, the basic-region leucine zipper (bZIP), and infer when it expanded and how bZIP DNA-binding and dimerization functions evolved during the major phases of animal evolution. Specifically, we classify the metazoan bZIPs into 19 families and confirm the ancient nature of at least 13 of these families, predating the split of the cnidaria. We observe fixation of a core dimerization network in the last common ancestor of protostomes-deuterostomes. This was followed by an expansion of the number of proteins in the network, but no major dimerization changes in interaction partners, during the emergence of vertebrates. In conclusion, the bZIPs are an excellent model with which to understand how DNA binding and protein interactions of TFs evolved during animal evolution.

Micorriza arbuscular e a tolerância das plantas ao estresse

Fungos micorrízicos arbusculares (FMAs) são fungos de solo, biotróficos obrigatórios e formadores da simbiose mutualista mais comum na natureza: a micorriza arbuscular (MA). Essa associação ocorre nas raízes da maioria das plantas terrestres, promovendo melhorias no crescimento, desenvolvimento e aumento na tolerância e, ou, resistência das plantas a vários agentes ambientais adversos. Além disso, os FMAs podem ser utilizados como potenciais agentes de controle biológico de doenças de plantas. Esses fungos produzem ainda glomalina, uma proteína que desempenha papel fundamental na estabilidade do solo e bioestabilização de solos contaminados. As diferentes respostas das plantas a essa simbiose podem ser atribuídas à diversidade funcional das MAs, em função da interação FMA-planta-condições ambientais. O estabelecimento e funcionamento da MA durante as condições de estresse envolvem um complexo processo de reconhecimento e desenvolvimento, concomitantemente às alterações bioquímicas, fisiológicas e moleculares em ambos os simbiontes. Além disso, a colonização micorrízica das raízes tem impacto significativo na expressão de genes de diversas plantas que codificam proteínas presumivelmente envolvidas na tolerância ao estresse. Nesse contexto, considerando que os FMAs são essenciais no estabelecimento e adaptação das plantas em locais perturbados, nesta revisão são abordados os mecanismos fisiológicos e moleculares da associação MA responsáveis por essa adaptação e pela maior tolerância das plantas ao estresse.

Helical repeat of DNA in the region of homologous pairing.

The process of DNA strand exchange during general genetic recombination is initiated within protein-stabilized synaptic filaments containing homologous regions of interacting DNA molecules. The RecA protein in bacteria and its analogs in eukaryotic organisms start this process by forming helical filamentous complexes on single-stranded or partially single-stranded DNA molecules. These complexes then progressively bind homologous double-stranded DNA molecules so that homologous regions of single- and double-stranded DNA molecules become aligned in register while presumably winding around common axis. The topological assay presented herein allows us to conclude that in synaptic complexes containing homologous single- and double-stranded DNA molecules, all three DNA strands have a helicity of approximately 19 nt per turn.

Interação fosfito e fosfato no crescimento e na nutrição fosfatada do feijoeiro em solução nutritiva

O uso de fosfito como fungicida ou como fonte suplementar de fósforo (P) tem se intensificado nos últimos anos; entretanto, pouco se sabe sobre seus efeitos em culturas importantes como o feijoeiro. Objetivou-se com este trabalho avaliar o efeito da interação entre fosfito e fosfato sobre o crescimento e a nutrição fosfatada do feijoeiro. Dois experimentos foram realizados, em delineamento inteiramente casualizado em solução nutritiva, em casa de vegetação, no período de janeiro a março de 2008. No primeiro, os tratamentos foram constituídos por um esquema fatorial 5 x 2, sendo cinco concentrações de P na solução nutritiva: 0,5; 10; 20; 30; e 60 mg L-1 e duas formas de P: fosfito (Phi) e fosfato (Pi), com quatro repetições. No segundo experimento, os tratamentos foram constituídos por cinco proporções de Pi:Phi em solução nutritiva: 100:0, 75:25, 50:50, 25:75 e 0:100, com cinco repetições. Os resultados evidenciaram que as plantas cultivadas com fosfito como única forma de P, ou em elevadas proporções de Phi, apresentaram redução acentuada na matéria seca da parte aérea e de raízes, refletindo em valores desprezíveis para o acúmulo de P nesses tecidos. Da mesma forma, a atividade da enzima fosfatase ácida apresentou decréscimo com o aumento das proporções de Phi, enquanto os teores de Pi solúveis diminuíram. Concluiu-se que o fosfito não é capaz de substituir o fosfato na nutrição fosfatada do feijoeiro, tendo efeito nulo sobre o feijoeiro sob adequada disponibilidade de fosfato. Na ausência ou baixa disponibilidade de fosfato, ocorre toxicidade acentuada de fosfito no feijoeiro que se apresentou muito sensível a esse ânion.

DNA topology: feeling the pulse of a topoisomerase.

The action of individual type II DNA topoisomerases has been followed in real time by observing the elastic response of single DNA molecules to sequential strand passage events. Micromanipulation methods provide a complementary approach to biochemical studies for investigating the mechanism of DNA topoisomerases.

Associations of serum EBV DNA and gammopathy with post-transplant lymphoproliferative disease.

BACKGROUND: Post-transplant lymphoproliferative disease (PTLD) is a life-threatening complication of immunosuppression following transplantation. Epstein-Barr virus (EBV) and gammopathy in serum are associated with PTLD, but these two parameters have not been evaluated in parallel for their association with PTLD. METHODS: We evaluated the incidence of EBV load positivity, gammopathy, and protein expression in sera from all PTLD patients diagnosed at our hospital during the past seven yr. Results were compared with those of a control group including matched transplanted patients who did not develop PTLD. RESULTS: Seven of 10 PTLD patients presented EBV(+) PTLD, for which five patients had detectable serum EBV DNA levels compared with none of 38 controls (RR between two groups =121, p < 0.0001). Five out of 10 patients had gammopathy at PTLD diagnosis compared with 5/38 controls (RR between two groups = 6.6, p = 0.022). Additionally, protein serum analysis by high-resolution two-dimensional gel electrophoresis and image examination failed to evidence specific abnormality in patients with PTLD compared with controls. CONCLUSIONS: Our results confirm an association between EBV in sera and gammopathy with PTLD, and highlight the high specificity of the former analysis. Whether a combination of both analyses will improve the clinical detection of PTLD remains to be evaluated in a larger prospective cohort study.

Scattering of repetitive DNA sequences in the albumin and vitellogenin gene loci of Xenopus laevis.

We have analyzed middle repetitive DNA in the albumin and vitellogenin gene families of Xenopus laevis. Mapping specific repetitive DNA sequences derived from introns of the A1 vitellogenin gene reveals that these sequences are scattered within and around the four vitellogenin genes (A1, A2, B1 and B2) and the two albumin genes (74 kd and 68 kd). Three repetitive DNA elements present in the A1 vitellogenin transcriptional unit are also located in introns of the 74 kd albumin gene. This apparently random distribution of middle repetitive DNA in the two gene families suggests that the analyzed sequences are not involved in gene regulation, but rather that they might represent unstable genetic elements. This hypothesis is further supported by the finding that size polymorphism in the A1 vitellogenin gene and in the 74 kd albumin gene is correlated with the presence or absence of repetitive DNA.

Mutations of mitochondrial DNA as potential biomarkers in breast cancer.

BACKGROUND: Alterations of mitochondrial DNA (mtDNA) have been found in cancer patients, therefore informative mtDNA mutations could serve as biomarkers for the disease. MATERIALS AND METHODS: The two hypervariable regions HVR1 and HVR2 in the D-Loop region were sequenced in ten paired tissue and plasma samples from breast cancer patients. RESULTS: MtDNA mutations were found in all patients' samples, suggesting a 100% detection rate. Examining germline mtDNA mutations, a total of 85 mutations in the D-loop region were found; 31 of these mutations were detected in both tissues and matched plasma samples, the other 54 germline mtDNA mutations were found only in the plasma samples. Regarding somatic mtDNA mutations, a total of 42 mutations in the D-loop region were found in breast cancer tissues. CONCLUSION: Somatic mtDNA mutations in the D-loop region were detected in breast cancer tissues but not in the matched plasma samples, suggesting that more sensitive methods will be needed for such detection to be of clinical utility.

Interação entre disponibilidade de água e compactação do solo no crescimento e na produção de feijoeiro

Propriedades físicas do solo, crescimento de plantas e disponibilidade de água são fatores que interagem em resposta a mudanças na estrutura do solo. Conhecer como esses fatores interagem no campo é de grande importância para o manejo da compactação do solo, para fins de produção agrícola. Neste trabalho, três níveis de compactação, com e sem irrigação, foram avaliados sobre o crescimento e rendimento de grãos de feijoeiro (Phaseolus vulgaris L.). A probabilidade de interação entre compactação e irrigação foi de 88 e 86 % para o índice de área foliar (IAF) e rendimento de grãos, respectivamente. Porém, a disponibilidade de água provocou respostas distintas para crescimento e rendimento de grãos nos diferentes níveis de compactação. No sentido do menor para o maior nível de compactação, o aumento da disponibilidade de água no solo pela irrigação (120 mm) resultou ganhos decrescentes no IAF (1,8, 0,8 e 0,3) e crescentes no rendimento de grãos (695, 1.042 e 1.198 kg ha-1). Assim, a compensação no crescimento do feijoeiro pelo aumento no conteúdo de água foi decrescente à medida que aumentou o estado de compactação, mas a compensação no rendimento de grãos foi maior que no crescimento. Consequentemente, o uso de diferentes variáveis de planta fornece diferentes níveis críticos para os fatores físicos indicadores da compactação do solo. Assim, a decisão de irrigar e, ou, descompactar o solo depende de conhecer como o componente vegetal de interesse agronômico responde conjuntamente à compactação e disponibilidade de água no solo.