989 resultados para CATABOLIC REPORTER BACTERIUM
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A dynamic atmosphere generator with a naphthalene emission source has been constructed and used for the development and evaluation of a bioluminescence sensor based on the bacteria Pseudomonas fluorescens HK44 immobilized in 2% agar gel (101 cell mL(-1)) placed in sampling tubes. A steady naphthalene emission rate (around 7.3 nmol min(-1) at 27 degrees C and 7.4 mLmin(-1) of purified air) was obtained by covering the diffusion unit containing solid naphthalene with a PTFE filter membrane. The time elapsed from gelation of the agar matrix to analyte exposure (""maturation time"") was found relevant for the bioluminescence assays, being most favorable between 1.5 and 3 h. The maximum light emission, observed after 80 min, is dependent on the analyte concentration and the exposure time (evaluated between 5 and 20 min), but not on the flow rate of naphthalene in the sampling tube, over the range of 1.8-7.4 nmol min(-1). A good linear response was obtained between 50 and 260 nmol L-1 with a limit of detection estimated in 20 nmol L-1 far below the recommended threshold limit value for naphthalene in air. (c) 2008 Elsevier B.V. All rights reserved.
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ICEclc is a mobile genetic element found in two copies on the chromosome of the bacterium Pseudomonas knackmussii B13. ICEclc harbors genes encoding metabolic pathways for the degradation of chlorocatechols (CLC) and 2-aminophenol (2AP). At low frequencies, ICEclc excises from the chromosome, closes into a circular DNA molecule which can transfer to another bacterium via conjugation. Once in the recipient cell, ICEclc can reintegrate into the chromosome by site-specific recombination. This thesis aimed at identifying the regulatory network underlying the decisions for ICEclc horizontal transfer (HGT). The first chapter is an introduction on integrative and conjugative elements (ICEs) more in general, of which ICEclc is one example. In particular I emphasized the current knowledge of regulation and conjugation machineries of the different classes of ICE. In the second chapter, I describe a transcriptional analysis using microarrays and other experiments to understand expression of ICEclc in exponential and stationary phase. By overlaying transcriptomic profiles with Northern hybridizations and RT- PCR data, we established a transcription map for the entire core region of ICEclc, a region assumed to encode the ICE conjugation process. We also demonstrated how transcription of the ICEclc core is maximal in stationary phase, which correlates to expression of reporter genes fused to key ICEclc promoters. In the third chapter, I present a transcriptome analysis of ICEclc in a variety of different host species, in order to explore whether there are species-specific differences. In the fourth chapter, I focus on the role of a curious ICEclc-encoded TetR-type transcriptional repressor. We find that this gene, which we name mfsR, not only controls its own expression but that of a set of genes for a putative multi-drug efflux pump (mfsABC) as well. By using a combination of biochemical and molecular biology techniques, I could show that MfsR specifically binds to operator boxes in two ICEclc promoters (PmfsR and PmfsA), inhibiting the transcription of both the mfsR and mfsABC-orf38184 operons. Although we could not detect a clear phenotype of an mfsABC deletion, we discuss the implications of pump gene reorganizations in ICEclc and close relatives. In the fifth chapter, we find that mfsR not only controls its own expression and that of the mfsABC operon, but is also indirectly controlling ICEclc transfer. Using gene deletions, microarrays, transfer assays and microscopy-based reporter fusions, we demonstrate that mfsR actually controls a small operon of three regulatory genes. The last gene of this mfsR operon, orf17162, encodes a LysR-type activator that when deleted strongly impairs ICEclc transfer. Interestingly, deletion of mfsR leads to transfer competence in almost all cells, thereby overruling the bistability process in the wild-type. In the final sixth chapter, I discuss the relevance of the present thesis and the resulting perspectives for future studies.
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Natural environments are constantly challenged by the release of hydrophobic organic contaminants, which represent a threat for both the ecosystem and human health. Despite a substantial degradation by naturally occurring micro-organisms, a non negligible fraction of these pollutants tend to persist in soil and sediments due to their reduced accessibility to microbial degraders. This lack of 'bioavailability' is acknowledged as a key parameter for the natural and stimulated clean-up (bioremediation) of contaminated sites. We developed a bacterial bioreporter that responds to the presence of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) by the production of the green fluorescent protein (GFP), based on the PAH-degrading bacterium Burkholderia sartisoli. We showed in this study that the bacterial biosensor B. sartisoli strain RP037 was faithfully reporting the degradation of naphthalene and phenanthrene (two PAHs of low molecular weight) via the production of GFP. What is more, the magnitude of GFP induction was influenced by change in the PAH flux triggered by a variety of physico-chemical parameters, such as the contact surface between the pollutant and the aqueous suspension. Further experiments permitted to test the influence of dissolved organic matter, which is an important component of natural habitats and can interact with organic pollutants. In addition, we tested the influence of two types of biosurfactants (tensio-active agents produced by living organisms) on phenanthrene's degradation by RP037. Interestingly, the surfactant's effects on the biodegradation rate appeared to depend on the type of biosurfactant and probably on the type of bacterial strain. Finally, we tagged B. sartisoli strain RP037 with a constitutively expressed mCherry fluorescent protein. The presence of mCherry allowed us to visualize the bacteria in complex samples even when GFP production was not induced. The new strain RP037-mChe embedded in a gel patch was used to detect PAH fluxes from a point source, such as a non-aqueous liquid or particles of contaminated soil. In parallel, we also developed and tested a so-called multiwell bacterial biosensor platform, which permitted the simultaneous use of four different reporter strains for the detection of major crude oil components (e.g., saturated hydrocarbons, mono- and polyaromatics) in aqueous samples. We specifically constructed the strain B. sartisoli RP007 (pPROBE-phn-luxAB) for the detection of naphthalene and phenanthrene. It was equipped with a reporter plasmid similar to the one in strain RP037, except that the gfp gene was replaced by the genes luxAB, which encoded the bacterial luciferase. The strain was implemented in the biosensor platform and detected an equivalent naphthalene concentration in oil spilled-sea water. We also cloned the gene for the transcriptional activator AlkS and the operator/promoter region of the operon alkSB1GHJ from the alkane-degrader bacterium Alcanivorax borkumensis strain SK2 in order to construct a new bacterial biosensor with higher sensitivity towards long-chain alkanes. However, the resulting strain showed no increased light emission in presence of tetradecane (C14), while it still efficiently reported low concentrations of octane (C8). RÉSUMÉ : Les écosystèmes naturels sont constamment exposés à nombre de contaminants organiques hydrophobes (COHs) d'origine industrielle, agricole ou même naturelle. Les COHs menacent à la fois l'environnement, le bien-être des espèces animales et végétales et la santé humaine, mais ils peuvent être dégradés par des micro-organismes tels que les bactéries et les champignons, qui peuvent être capables des les transformer en produits inoffensifs comme le gaz carbonique et l'eau. La biodégradation des COHs est cependant fréquemment limitée par leur pauvre disponibilité envers les organismes qui les dégradent. Ainsi, bien que la biodégradation opère partiellement, les COHs persistent dans l'environnement à de faibles concentrations qui potentiellement peuvent encore causer des effets toxiques chroniques. Puisque la plupart des COHs peuvent être métabolisés par l'activité microbienne, leur persistance a généralement pour origine des contraintes physico-chimiques plutôt que biologiques. Par exemple, leur solubilité dans l'eau très limitée réduit leur prise par des consommateurs potentiels. De plus, l'adsorption à la matière organique et la séquestration dans les micropores du sol participent à réduire leur disponibilité envers les microbes. Les processus de biodisponibilité, c'est-à-dire les processus qui gouvernent la dissolution et la prise de polluants par les organismes vivants, sont généralement perçus comme des paramètres clés pour la dépollution (bioremédiation) naturelle et stimulée des sites contaminés. Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont un modèle de COH produits par les activités aussi bien humaines que naturelles, et listés comme des contaminants chroniques de l'air, des sols et des sédiments. Ils peuvent être dégradés par un vaste nombre d'espèces bactériennes mais leur taux de biodégradation est souvent limité par les contraintes mentionnées ci-dessus. Afin de comprendre les processus de biodisponibilité pour les cellules bactériennes, nous avons décidé d'utiliser les bactéries elles-mêmes pour détecter et rapporter les flux de COH. Ceci a été réalisé par l'application d'une stratégie de conception visant à produire des bactéries `biocapteurs-rapporteurs', qui littéralement s'allument lorsqu'elles détectent un composé cible pour lequel elles ont été conçues. En premier lieu, nous nous sommes concentrés sur Burkholderia sartisoli (souche RP007), une bactérie isolée du sol et consommatrice de HAP .Cette souche a servi de base à la construction d'un circuit génétique permettant la formation de la protéine autofluorescente GFP dès que les cellules détectent le naphtalène ou le phénanthrène, deux HAP de faible masse moléculaire. En effet, nous avons pu montrer que la bactérie obtenue, la souche RP037 de B. sartisoli, produit une fluorescence GFP grandissante lors d'une exposition en culture liquide à du phénanthrène sous forme cristalline (0.5 mg par ml de milieu de culture). Nous avons découvert que pour une induction optimale il était nécessaire de fournir aux cellules une source additionnelle de carbone sous la forme d'acétate, ou sinon seul un nombre limité de cellules deviennent induites. Malgré cela, le phénanthrène a induit une réponse très hétérogène au sein de la population de cellules, avec quelques cellules pauvrement induites tandis que d'autres l'étaient très fortement. La raison de cette hétérogénéité extrême, même dans des cultures liquides mélangées, reste pour le moment incertaine. Plus important, nous avons pu montrer que l'amplitude de l'induction de GFP dépendait de paramètres physiques affectant le flux de phénanthrène aux cellules, tels que : la surface de contact entre le phénanthrène solide et la phase aqueuse ; l'ajout de surfactant ; le scellement de phénanthrène à l'intérieur de billes de polymères (Model Polymer Release System) ; la dissolution du phénanthrène dans un fluide gras immiscible à l'eau. Nous en avons conclu que la souche RP037 détecte convenablement des flux de phénantrène et nous avons proposé une relation entre le transfert de masse de phénanthrène et la production de GFP. Nous avons par la suite utilisé la souche afin d'examiner l'effet de plusieurs paramètres chimiques connus dans la littérature pour influencer la biodisponibilité des HAP. Premièrement, les acides humiques. Quelques rapports font état que la disponibilité des HAP pourrait être augmentée par la présence de matière organique dissoute. Nous avons mesuré l'induction de GFP comme fonction de l'exposition des cellules RP037 au phénanthrène ou au naphtalène en présence ou absence d'acides humiques dans la culture. Nous avons testé des concentrations d'acides humiques de 0.1 et 10 mg/L, tandis que le phénanthrène était ajouté via l'heptamethylnonane (HMN), un liquide non aqueux, ce qui au préalable avait produit le plus haut flux constant de phénanthrène aux cellules. De plus, nous avons utilisé des tests en phase gazeuse avec des concentrations d'acides humiques de 0.1, 10 et 1000 mg/L mais avec du naphtalène. Contrairement à ce que décrit la littérature, nos résultats ont indiqué que dans ces conditions l'expression de GFP en fonction de l'exposition au phénanthrène dans des cultures en croissance de la souche RP037 n'était pas modifiée par la présence d'acides humiques. D'un autre côté, le test en phase gazeuse avec du naphtalène a montré que 1000 mg/L d'acides humiques abaissent légèrement mais significativement la production de GFP dans les cellules de RP037. Nous avons conclu qu'il n'y a pas d'effet général des acides humiques sur la disponibilité des HAP pour les bactéries. Par la suite, nous nous sommes demandé si des biosurfactants modifieraient la disponibilité du phénanthrène pour les bactéries. Les surfactants sont souvent décrits dans la littérature comme des moyens d'accroître la biodisponibilité des COHs. Les surfactants sont des agents tensio-actifs qui augmentent la solubilité apparente de COH en les dissolvant à l'intérieur de micelles. Nous avons ainsi testé si des biosurfactants (des surfactants produits par des organismes vivants) peuvent être utilisé pour augmenter la biodisponibilité du phénanthrène pour la souche B. sartisoli RP037. Premièrement, nous avons tenté d'obtenir des biosurfactants produits par une autre bactérie vivant en co-culture avec les biocapteurs bactériens. Deuxièmement, nous avons utilisé des biosurfactants purifiés. La co-cultivation en présence de la bactérie productrice de lipopeptide Pseudomonas putida souche PCL1445 a augmenté l'expression de GFP induite par le phénanthrène chez B. sartisoli en comparaison des cultures simples, mais cet effet n'était pas significativement différent lorsque la souche RP037 était co-cultivée avec un mutant de P. putida ne produisant pas de lipopeptides. L'ajout de lipopeptides partiellement purifiés dans la culture de RP037 a résulté en une réduction de la tension de surface, mais n'a pas provoqué de changement dans l'expression de GFP. D'un autre côté, l'ajout d'une solution commerciale de rhamnolipides (un autre type de biosurfactants produits par Pseudomonas spp.) a facilité la dégradation du phénanthrène par la souche RP037 et induit une expression de GFP élevée dans une plus grande proportion de cellules. Nous avons ainsi conclu que les effets des biosurfactants sont mesurables à l'aide de la souche biocapteur, mais que ceux-ci sont dépendants du type de surfactant utilisé conjointement avec le phénanthrène. La question suivante que nous avons abordée était si les tests utilisant des biocapteurs peuvent être améliorés de manière à ce que les flux de HAP provenant de matériel contaminé soient détectés. Les tests en milieu liquide avec des échantillons de sol ne fournissant pas de mesures, et sachant que les concentrations de HAP dans l'eau sont en général extrêmement basses, nous avons conçu des tests de diffusion dans lesquels nous pouvons étudier l'induction par les HAPs en fonction de la distance aux cellules. Le biocapteur bactérien B. sartisoli souche RP037 a été marqué avec une seconde protéine fluorescente (mCherry), qui est constitutivement exprimée dans les cellules et leur confère une fluorescence rouge/rose. La souche résultante RP037-mChe témoigne d'une fluorescence rouge constitutive mais n'induit la fluorescence verte qu'en présence de naphtalène ou de phénanthrène. La présence d'un marqueur fluorescent constitutif nous permet de visualiser les biocapteurs bactériens plus facilement parmi des particules de sol. Un test de diffusion a été conçu en préparant un gel fait d'une suspension de cellules mélangées à 0.5 % d'agarose. Des bandes de gel de dimensions 0.5 x 2 cm x 1 mm ont été montées dans des chambres d'incubation et exposées à des sources de HAP (soit dissouts dans du HMN ou en tant que matériel solide, puis appliqués à une extrémité de la bande). En utilisant ce montage expérimental, le naphtalène ou le phénanthrène (dissouts dans du HMN à une concentration de 2.5 µg/µl) ont induit un gradient d'intensité de fluorescence GFP après 24 heures d'incubation, tandis que la fluorescence mCherry demeurait comparable. Un sol contaminé par des HAPs (provenant d'un ancien site de production de gaz) a induit la production de GFP à un niveau comparable à celui du naphtalène. Des biocapteurs bactériens individuels ont également détecté un flux de phénanthrène dans un gel contenant des particules de sol amendées avec 1 et 10 mg/g de phénanthrène. Ceci a montré que le test de diffusion peut être utilisé pour mesurer des flux de HAP provenant de matériel contaminé. D'un autre côté, la sensibilité est encore très basse pour plusieurs sols contaminés, et l'autofluorescence de certains échantillons rend difficile l'identification de la réponse de la GFP chez les cellules. Pour terminer, un des points majeurs de ce travail a été la production et la validation d'une plateforme multi-puits de biocapteurs bactériens, qui a permis l'emploi simultané de plusieurs souches différentes de biocapteurs pour la détection des constituants principaux du pétrole. Pour cela nous avons choisi les alcanes linéaires, les composés mono-aromatiques, les biphényls et les composés poly-aromatiques. De plus, nous avons utilisé un capteur pour la génotoxicité afin de détecter la `toxicité globale' dans des échantillons aqueux. Plusieurs efforts d'ingénierie ont été investis de manière à compléter ce set. En premier lieu, chaque souche a été équipée avec soit gfp, soit luxAB en tant que signal rapporteur. Deuxièmement, puisqu'aucune souche de biocapteur n'était disponible pour les HAP ou pour les alcanes à longues chaînes, nous avons spécifiquement construit deux nouveaux biocapteurs. L'un d'eux est également basé sur B. sartisoli RP007, que nous avons équipé avec le plasmide pPROBE-phn-luxAB pour la détection du naphtalène et du phénanthrène mais avec production de luciférase bactérienne. Un autre est un nouveau biocapteur bactérien pour les alcanes. Bien que nous possédions une souche Escherichia coli DHS α (pGEc74, pJAMA7) détectant les alcanes courts de manière satisfaisante, la présence des alcanes à longues chaînes n'était pas rapportée efficacement. Nous avons cloné le gène de l'activateur transcriptionnel A1kS ainsi que la région opérateur/promoteur de l'opéron alkSB1GHJ chez la bactérie dégradant les alcanes Alcanivorax borkumensis souche SK2, afin de construire un nouveau biocapteur bactérien bénéficiant d'une sensibilité accrue envers les alcanes à longues chaînes. Cependant, la souche résultante E. coli DHSα (pAlk3} n'a pas montré d'émission de lumière augmentée en présence de tétradécane (C14), tandis qu'elle rapportait toujours efficacement de basses concentrations d'octane (C8). De manière surprenante, l'utilisation de A. borkumensis en tant que souche hôte pour le nouveau plasmide rapporteur basé sur la GFP a totalement supprimé la sensibilité pour l'octane, tandis que la détection de tétradécane n'était pas accrue. Cet aspect devra être résolu dans de futurs travaux. Pour calibrer la plateforme de biocapteurs, nous avons simulé une fuite de pétrole en mer dans une bouteille en verre ouverte de 5L contenant 2L d'eau de mer contaminée avec 20 ml (1%) de pétrole brut. La phase aqueuse a été échantillonée à intervalles réguliers après la fuite durant une période allant jusqu'à une semaine tandis que les principaux contaminants pétroliers étaient mesurés via les biocapteurs. L'émission de bioluminescence a été mesurée de manière à déterminer la réponse des biocapteurs et une calibration intégrée faite avec des inducteurs types a servi à calculer des concentrations d'équivalents inducteurs dans l'échantillon. E. coli a été utilisée en tant que souche hôte pour la plupart des spécificités des biocapteurs, à l'exception de la détection du naphtalène et du phénanthrène pour lesquels nous avons utilisé B. sartisoli. Cette souche, cependant, peut être employée plus ou moins selon la même procédure. Il est intéressant de noter que le pétrole répandu a produit une apparition séquentielle de composés dissouts dans la phase aqueuse, ceux-ci .étant détectables par les biocapteurs. Ce profil contenait d'abord les alcanes à courtes chaînes et les BTEX (c'est-à dire benzène, toluène, éthylbenzène et xylènes), apparaissant entre des minutes et des heures après que le pétrole a été versé. Leurs concentrations aqueuses ont par la suite fortement décru dans l'eau échantillonnée après 24 heures, à cause de la volatilisation ou de la biodégradation. Après quelques jours d'incubation, ces composés sont devenus indétectables. Les HAPs, en revanche, sont apparus plus tard que les alcanes et les BTEX, et leur concentration a augmenté de pair avec un temps d'incubation prolongé. Aucun signal significatif n'a été mis en évidence avec le biocapteur pour le biphényl ou pour la génotoxicité. Ceci démontre l'utilité de ces biocapteurs, spécifiquement pour la détection des composés pétroliers, comprenant les alcanes à courtes chaînes, les BTEX et les HAPs légers.
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The root-colonizing bacterium Pseudomonas fluorescens CHA0 was used to construct an oxygen-responsive biosensor. An anaerobically inducible promoter of Pseudomonas aeruginosa, which depends on the FNR (fumarate and nitrate reductase regulation)-like transcriptional regulator ANR (anaerobic regulation of arginine deiminase and nitrate reductase pathways), was fused to the structural lacZ gene of Escherichia coli. By inserting the reporter fusion into the chromosomal attTn7 site of P. fluorescens CHA0 by using a mini-Tn7 transposon, the reporter strain, CHA900, was obtained. Grown in glutamate-yeast extract medium in an oxystat at defined oxygen levels, the biosensor CHA900 responded to a decrease in oxygen concentration from 210 x 10(2) Pa to 2 x 10(2) Pa of O(2) by a nearly 100-fold increase in beta-galactosidase activity. Half-maximal induction of the reporter occurred at about 5 x 10(2) Pa. This dose response closely resembles that found for E. coli promoters which are activated by the FNR protein. In a carbon-free buffer or in bulk soil, the biosensor CHA900 still responded to a decrease in oxygen concentration, although here induction was about 10 times lower and the low oxygen response was gradually lost within 3 days. Introduced into a barley-soil microcosm, the biosensor could report decreasing oxygen concentrations in the rhizosphere for a 6-day period. When the water content in the microcosm was raised from 60% to 85% of field capacity, expression of the reporter gene was elevated about twofold above a basal level after 2 days of incubation, suggesting that a water content of 85% caused mild anoxia. Increased compaction of the soil was shown to have a faster and more dramatic effect on the expression of the oxygen reporter than soil water content alone, indicating that factors other than the water-filled pore space influenced the oxygen status of the soil. These experiments illustrate the utility of the biosensor for detecting low oxygen concentrations in the rhizosphere and other soil habitats.
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Pseudomonas fluorescens strain CHA0 is able to protect plants against a variety of pathogens, notably by producing the two antimicrobial compounds 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) and pyoluteorin (PLT). The regulation of the expression of these compounds is affected by many biotic factors, such as fungal pathogens, rhizosphere bacteria as well as plant species. Therefore, the influence of some plant phenolic compounds on the expression of DAPG and PLT biosynthetic genes has been tested using GFP-based reporter, monitored by standard fluometry and flow cytometry. In situ experiments were also performed with cucumber plants. We found that several plant metabolites such as IAA and umbelliferone are able to modify significantly the expression of DAPG and PLT. The use of flow cytometry with autofluorescents proteins seems to be a promising method to study rhizobacteria-plant interactions.
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Long-chain alkanes are a major component of crude oil and therefore potentially good indicators of hydrocarbon spills. Here we present a set of new bacterial bioreporters and assays that allow to detect long-chain alkanes. These reporters are based on the regulatory protein AlkS and the alkB1 promoter from Alcanivorax borkumensis SK2, a widespread alkane degrader in marine habitats. Escherichia coli cells with the reporter construct reacted strongly to octane in short-term (6 h) aqueous suspension assays but very slightly only to tetradecane, in line with what is expected from its low water solubility. In contrast, long-term assays (up to 5 days) with A. borkumensis bioreporters showed strong induction with tetradecane and crude oil. Gel-immobilized A. borkumensis reporter cells were used to demonstrate tetradecane and crude oil bioavailability at a distance from a source. Alcanivorax borkumensis bioreporters induced fivefold more rapid and more strongly when allowed physical contact with the oil phase in standing flask assays, suggesting a major contribution of adhered cells to the overall reporter signal. Using the flask assays we further demonstrated the effect of oleophilic nutrients and biosurfactants on oil availability and degradation by A. borkumensis. The fluorescence signal from flask assays could easily be captured with a normal digital camera, making such tests feasible to be carried out on, e.g. marine oil responder vessels in case of oil accidents.
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Pseudomonas fluorescens strain CHA0 is able to protect plants against a variety of pathogens, notably by producing the two antimicrobial compounds 2,4-diacetylphloroglucinol (DAPG) and pyoluteorin (PLT). The regulation of the expression of these compounds is affected by many biotic factors, such as fungal pathogens, rhizosphere bacteria as well as plant species. Therefore, the influence of some plant phenolic compounds on the expression of DAPG and PLT biosynthetic genes has been tested using GFP-based reporter, monitored by standard fluometry and flow cytometry. In situ experiments were also performed with cucumber plants. We found that several plant metabolites such as IAA and umbelliferone are able to modify significantly the expression of DAPG and PLT. The use of flow cytometry with autofluorescents proteins seems to be a promising method to study rhizobacteria-plant interactions.
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Pseudomonas sp. strain B13 is a bacterium known to degrade chloroaromatic compounds. The properties to use 3- and 4-chlorocatechol are determined by a self-transferable DNA element, the clc element, which normally resides at two locations in the cell's chromosome. Here we report the complete nucleotide sequence of the clc element, demonstrating the unique catabolic properties while showing its relatedness to genomic islands and integrative and conjugative elements rather than to other known catabolic plasmids. As far as catabolic functions, the clc element harbored, in addition to the genes for chlorocatechol degradation, a complete functional operon for 2-aminophenol degradation and genes for a putative aromatic compound transport protein and for a multicomponent aromatic ring dioxygenase similar to anthranilate hydroxylase. The genes for catabolic functions were inducible under various conditions, suggesting a network of catabolic pathway induction. For about half of the open reading frames (ORFs) on the clc element, no clear functional prediction could be given, although some indications were found for functions that were similar to plasmid conjugation. The region in which these ORFs were situated displayed a high overall conservation of nucleotide sequence and gene order to genomic regions in other recently completed bacterial genomes or to other genomic islands. Most notably, except for two discrete regions, the clc element was almost 100% identical over the whole length to a chromosomal region in Burkholderia xenovorans LB400. This indicates the dynamic evolution of this type of element and the continued transition between elements with a more pathogenic character and those with catabolic properties.
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Purines are nitrogen-rich compounds that are widely distributed in the marine environment and are an important component of the dissolved organic nitrogen (DON) pool. Even though purines have been shown to be degraded by bacterioplankton, the identities of marine bacteria capable of purine degradation and their underlying catabolic mechanisms are currently unknown. This study shows that Ruegeria pomeroyi, a model marine bacterium and Marine Roseobacter Clade (MRC) representative, utilizes xanthine as a source of carbon and nitrogen. The R. pomeroyi genome contains putative genes that encode xanthine dehydrogenase (XDH), which is expressed during growth with xanthine. RNAseq-based analysis of the R. pomeroyi transcriptome revealed that the transcription of an XDH-initiated catabolic pathway is up-regulated during growth with xanthine, with transcription greatest when xanthine was the only available carbon source. The RNAseq-deduced pathway indicates that glyoxylate and ammonia are the key intermediates from xanthine degradation. Utilising a laboratory model, this study has identified the potential genes and catabolic pathway active during xanthine degradation. The ability of R. pomeroyi to utilize xanthine provides novel insights into the capabilities of the MRC that may contribute to their success in marine ecosystems and the potential biogeochemical importance of the group in processing DON.
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Purines are nitrogen-rich compounds that are widely distributed in the marine environment and are an important component of the dissolved organic nitrogen (DON) pool. Even though purines have been shown to be degraded by bacterioplankton, the identities of marine bacteria capable of purine degradation and their underlying catabolic mechanisms are currently unknown. This study shows that Ruegeria pomeroyi, a model marine bacterium and Marine Roseobacter Clade (MRC) representative, utilizes xanthine as a source of carbon and nitrogen. The R. pomeroyi genome contains putative genes that encode xanthine dehydrogenase (XDH), which is expressed during growth with xanthine. RNAseq-based analysis of the R. pomeroyi transcriptome revealed that the transcription of an XDH-initiated catabolic pathway is up-regulated during growth with xanthine, with transcription greatest when xanthine was the only available carbon source. The RNAseq-deduced pathway indicates that glyoxylate and ammonia are the key intermediates from xanthine degradation. Utilising a laboratory model, this study has identified the potential genes and catabolic pathway active during xanthine degradation. The ability of R. pomeroyi to utilize xanthine provides novel insights into the capabilities of the MRC that may contribute to their success in marine ecosystems and the potential biogeochemical importance of the group in processing DON.
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Silver nanoparticles have attracted considerable attention due to their beneficial properties. But toxicity issues associated with them are also rising. The reports in the past suggested health hazards of silver nanoparticles at the cellular, molecular, or whole organismal level in eukaryotes. Whereas, there is also need to examine the exposure effects of silver nanoparticle to the microbes, which are beneficial to humans as well as environment. The available literature suggests the harmful effects of physically and chemically synthesised silver nanoparticles. The toxicity of biogenically synthesized nanoparticles has been less studied than physically and chemically synthesised nanoparticles. Hence, there is a greater need to study the toxic effects of biologically synthesised silver nanoparticles in general and mycosynthesized nanoparticles in particular. In the present study, attempts have been made to assess the risk associated with the exposure of mycosynthesized silver nanoparticles on a beneficial soil microbe Pseudomonas putida. KT2440. The study demonstrates mycosynthesis of silver nanoparticles and their characterisation by UV-vis spectrophotometry, FTIR, X-ray diffraction, nanosight LM20 - a particle size distribution analyzer and TEM. Silver nanoparticles obtained herein were found to exert the hazardous effect at the concentration of 0.4μg/ml, which warrants further detailed investigations concerning toxicity.
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Homalodisca vitripennis ( Germar) ( Hemiptera: Cicadellidae), the glassy- winged sharpshooter, is one of the most important vectors of the bacterium, Xylella fastidiosa subsp. piercei ( Xanthomonadales: Xanthomonadaceae) that causes Pierce's Disease in grapevines in California. In the present study we report a new method for studying pathogen transmission or probing behavior of H. vitripennis. When confined, H. vitripennis attempt to probe the surface of sterile containers 48 hours post- acquisition of X. f. piercei. The saliva deposited during attempted feeding probes was found to contain X. f. piercei. We observed no correlation between X. f. piercei titers in the foregut of H. vitripennis that fed on Xylella- infected grapevines and the presence of this bacterium in the deposited saliva. The infection rate after a 48 h post- acquisition feeding on healthy citrus and grapevines was observed to be 77% for H. vitripennis that fed on grapevines and 81% for H. vitripennis that fed on citrus, with no difference in the number of positive probing sites from H. vitripennis that fed on either grapevine or citrus. This method is amenable for individual assessment of X. f. piercei- infectivity, with samples less likely to be affected by tissue contamination that is usually present in whole body extracts.
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We evaluated if Rickettsia rickettsii-experimentally infected dogs could serve as amplifier hosts for Rhipicephalus sanguineus ticks. In addition, we checked if Rh. sanguineus ticks that acquired Ri. rickettsii from dogs could transmit the bacterium to susceptible hosts (vector competence), and if these ticks could maintain the bacterium by transstadial and transovarial transmissions. Uninfected larvae, nymphs, and adults of Rh. sanguineus were allowed to feed upon three groups of dogs: groups 1 (G1) and 2 (G2) composed of Ri. rickettsii-infected dogs, infected intraperitoneally and via tick bites, respectively, and group 3 composed of uninfected dogs. After larval and nymphal feeding on rickettsemic dogs, 7.1-15.2% and 35.8-37.9% of the molted nymphs and adults, respectively, were shown by polymerase chain reaction (PCR) to be infected by Ri. rickettsii, confirming that both G1 and G2 dogs were efficient sources of rickettsial infection (amplifier host), resulting in transstadial transmission of the agent. These infected nymphs and adults successfully transmitted Ri. rickettsii to guinea pigs, confirming vector competence after acquisition of the infection from rickettsemic dogs. Transovarial transmission of Ri. rickettsii was observed in engorged females that had been infected as nymphs by feeding on both G1 and G2 dogs, but not in engorged females that acquired the infection during adult feeding on these same dogs. In the first case, filial infection rates were generally <50%. No tick exposed to G3 dogs was infected by rickettsiae in this study. No substantial mortality difference was observed between Ri. rickettsii-infected tick groups (G1 and G2) and uninfected tick group (G3). Our results indicate that dogs can be amplifier hosts of Ri. rickettsii for Rh. sanguineus, although only a minority of immature ticks (<45%) should become infected. It appears that Rh. sanguineus, in the absence of horizontal transmission, would not maintain Ri. rickettsii through successive generations, possibly because of low filial infection rates.
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Amylases and lipases are highly demanded industrial enzymes in various sectors such as food, pharmaceuticals, textiles, and detergents. Amylases are of ubiquitous occurrence and hold the maximum market share of enzyme sales. Lipases are the most versatile biocatalyst and bring about a range of bioconversion reactions such as hydrolysis, inter-esterification, esterification, alcoholysis, acidolysis, and aminolysis. The objective of this work was to study the feasibility for amylolitic and lipolytic production using a bacterium strain isolated from petroleum contaminated soil in the same submerged fermentation. This was a sequential process based on starch and vegetable oils feedstocks. Run were performed in batchwise using 2% starch supplemented with suitable nutrients and different vegetable oils as a lipase inducers. Fermentation conditions were pH 5.0; 30 degrees C, and stirred speed (200 rpm). Maxima activities for amyloglucosidase and lipase were, respectively, 0.18 and 1,150 U/ml. These results showed a promising methodology to obtain both enzymes using industrial waste resources containing vegetable oils.
Resumo:
By applying a directed evolution methodology specific enzymatic characteristics can be enhanced, but to select mutants of interest from a large mutant bank, this approach requires high throughput screening and facile selection. To facilitate such primary screening of enhanced clones, an expression system was tested that uses a green fluorescent protein (GFP) tag from Aequorea victoria linked to the enzyme of interest. As GFP`s fluorescence is readily measured, and as there is a 1:1 molar correlation between the target protein and GFP, the concept proposed was to determine whether GFP could facilitate primary screening of error-prone PCR (EPP) clones. For this purpose a thermostable beta-glucosidase (BglA) from Fervidobacterium sp. was used as a model enzyme. A vector expressing the chimeric protein BglA-GFP-6XHis was constructed and the fusion protein purified and characterized. When compared to the native proteins, the components of the fusion displayed modified characteristics, such as enhanced GFP thermostability and a higher BglA optimum temperature. Clones carrying mutant BglA proteins obtained by EPP, were screened based on the BglA/GFP activity ratio. Purified tagged enzymes from selected clones resulted in modified substrate specificity.