Detailed plan for the COMET WP3 initial research activity - list of research projects and goals, participants and timing

Detailed plan for the COMET Work Package (WP) 3

Photosynthesis dependent acidification of perialgal vacuoles in theParamedum bursaria/Chlorella symbiosis. Visualization by monensin

After treatment with the carboxylic ionophore monensin theChlorella containing perialgal vacuoles of the greenParamecium bursaria swell. TheParamecium cells remain motile at this concentration for at least one day. The swelling is only observed in illuminated cells and can be inhibited by DCMU. We assume that during photosynthesis the perialgal vacuoles are acidified and that monensin exchanges H+ ions against monovalent cations (here K+). In consequence the osmotic value of the vacuoles increases. The proton gradient is believed to drive the transport of maltose from the symbiont into the host. Another but light independent effect of the monensin treatment is the swelling of peripheral alveoles of the ciliates, likewise indicating that the alveolar membrane contains an active proton pump

Towards Structural Classification of Proteins based on Contact Map Overlap

A multitude of measures have been proposed to quantify the similarity between protein 3-D structure. Among these measures, contact map overlap (CMO) maximization deserved sustained attention during past decade because it offers a fine estimation of the natural homology relation between proteins. Despite this large involvement of the bioinformatics and computer science community, the performance of known algorithms remains modest. Due to the complexity of the problem, they got stuck on relatively small instances and are not applicable for large scale comparison. This paper offers a clear improvement over past methods in this respect. We present a new integer programming model for CMO and propose an exact B &B algorithm with bounds computed by solving Lagrangian relaxation. The efficiency of the approach is demonstrated on a popular small benchmark (Skolnick set, 40 domains). On this set our algorithm significantly outperforms the best existing exact algorithms, and yet provides lower and upper bounds of better quality. Some hard CMO instances have been solved for the first time and within reasonable time limits. From the values of the running time and the relative gap (relative difference between upper and lower bounds), we obtained the right classification for this test. These encouraging result led us to design a harder benchmark to better assess the classification capability of our approach. We constructed a large scale set of 300 protein domains (a subset of ASTRAL database) that we have called Proteus 300. Using the relative gap of any of the 44850 couples as a similarity measure, we obtained a classification in very good agreement with SCOP. Our algorithm provides thus a powerful classification tool for large structure databases

Mise en évidence de molécules effectrices, les flavonoïdes, impliquées dans la régulation croisée des symbioses mycorhizienne arbusculaire et rhizobienne chez Medicago sativa

Deux symbioses végétales partagent la même niche écologique, leur hôte, une légumineuse. Ces deux associations mutualistes sont la mycorhize arbusculaire (MA) et la symbiose Rhizobium/légumineuse. Chacune de ces relations symbiotiques, prise individuellement, peuvent contrôler leur propre colonisation par des mécanismes d'autorégulation. Ce contrôle exclusif s'effectue par rétroaction systémique et parviendrait à limiter le coût en carbone pour l'hôte. En vue d'étudier la restriction exercée par une plante hôte sur le degré de colonisation mycorhizienne et rhizobienne, la légumineuse Medicago sativa a été cultivée en chambre bicompartimentée (Split-Roots). Ce dispositif expérimental a permis de séparer en deux parties distinctes le système racinaire de M. sativa. Le but recherché par ces expérimentations était de vérifier à distance l'autorégulation au sein d'une symbiose sur la seconde partie du système racinaire et de mettre en évidence une régulation négative croisée entre deux symbioses différentes. En effet pour la première fois, il est démontré que l'autorégulation systémique n'est pas l'action d'une seule symbiose sur elle-même, mais que par des signaux communs entre les deux symbioses, il existe une régulation négative croisée entre elles. Cette approche permet d'examiner, sous un nouvel angle, la régulation de l'établissement d'une symbiose par une autre symbiose. Dans ces conditions, nos résultats montrent l'existence d'un lien évident de signalisation entre les deux symbioses végétales. Dans le cas précis d'une pré-colonisation de M. sativa par Sinorhizobium meliloti, les facteurs Nod se sont révélés impliqués au niveau de l'autorégulation. Dans cet exemple, les flavonoïdes exsudés par M. sativa sont non seulement reconnus par les Rhizobia mais aussi par le Glomus mosseae. Ces résultats représentent un acquis important pour l'interprétation de la signalisation au niveau de l'autorégulation des deux symbioses à l'étude. Par ailleurs, l'analyse des exsudats racinaires de M. sativa par chromatigraphie liquide à haute performance (HPLC) montre une modification significative du patron des isoflavonoïdes lorsque cette plante est soumise à différents contrôles dérivant d'autorégulations et de régulations négatives croisées. De plus il est loisible d'observer une variation similaire de patrons de flavonoïdes suite à l'application de facteurs Nod. En soi, d'une façon plus exacte, tous ces traitements provoquent une réduction marquée de la formononétine et de l'ononine. Ces deux isoflavonoïdes semblent être d'excellents candidats comme molécules ± signal ¿ dans la régulation à distance pour les deux symbioses végétales. De plus, l'application externe de ces deux isoflavonoïdes peut normalement restaurer la nodulation et la mycorhization. Les flavonoïdes jouent un rôle clef dans la formation de la symbiose MA chez M. sativa. Lors d'expériences avec diverses souches de G. mosseae nous avons cherché à montrer qu'il y avait bien une régularité et une constance dans le patron de flavonoïdes considérés comme molécule signal et cela peu importe les besoins métaboliques divergents associés à ces souches de G. mosseae. Selon cette prémisse nous concluons que leur production n'est pas subordonnée aux besoins métaboliques des souches fongiques. La constance de l'augmentation ou la réduction du patron de ces flavonoïdes pourraient bien être le résultat du rôle de flanovoïdes impliqués pour des mécanismes de signalisations qui accompagnent nécessairement l'établissement de la symbiose MA

Reevaluating Assembly Evaluations with Feature Response Curves: GAGE and Assemblathons

In just the last decade, a multitude of bio-technologies and software pipelines have emerged to revolutionize genomics. To further their central goal, they aim to accelerate and improve the quality of de novo whole-genome assembly starting from short DNA reads. However, the performance of each of these tools is contingent on the length and quality of the sequencing data, the structure and complexity of the genome sequence, and the resolution and quality of long-range information. Furthermore, in the absence of any metric that captures the most fundamental "features" of a high-quality assembly, there is no obvious recipe for users to select the most desirable assembler/assembly. International competitions such as Assemblathons or GAGE tried to identify the best assembler(s) and their features. Some what circuitously, the only available approach to gauge de novo assemblies and assemblers relies solely on the availability of a high-quality fully assembled reference genome sequence. Still worse, reference-guided evaluations are often both difficult to analyze, leading to conclusions that are difficult to interpret. In this paper, we circumvent many of these issues by relying upon a tool, dubbed FRCbam, which is capable of evaluating de novo assemblies from the read-layouts even when no reference exists. We extend the FRCurve approach to cases where lay-out information may have been obscured, as is true in many deBruijn-graph-based algorithms. As a by-product, FRCurve now expands its applicability to a much wider class of assemblers -- thus, identifying higher-quality members of this group, their inter-relations as well as sensitivity to carefully selected features, with or without the support of a reference sequence or layout for the reads. The paper concludes by reevaluating several recently conducted assembly competitions and the datasets that have resulted from them.Comment: Submitted to PLoS One. Supplementary material available at http://www.nada.kth.se/~vezzi/publications/supplementary.pdf and http://cs.nyu.edu/mishra/PUBLICATIONS/12.supplementaryFRC.pd

Pluimvee en boomgaard in symbiose

Wil Sturkenboom is biologisch-dynamisch fruitteler, docent aan de Warmonderhof en beheerder van de boomgaard aldaar. In de boomgaard lopen verschillende soorten pluimvee rond. Dat heeft interessante bevindingen opgeleverd

A 2D model for hydrodynamics and biology coupling applied to algae growth simulations

Cultivating oleaginous microalgae in specific culturing devices such as raceways is seen as a future way to produce biofuel. The complexity of this process coupling non linear biological activity to hydrodynamics makes the optimization problem very delicate. The large amount of parameters to be taken into account paves the way for a useful mathematical modeling. Due to the heterogeneity of raceways along the depth dimension regarding temperature, light intensity or nutrients availability, we adopt a multilayer approach for hydrodynamics and biology. For free surface hydrodynamics, we use a multilayer Saint-Venant model that allows mass exchanges, forced by a simplified representation of the paddlewheel. Then, starting from an improved Droop model that includes light effect on algae growth, we derive a similar multilayer system for the biological part. A kinetic interpretation of the whole system results in an efficient numerical scheme. We show through numerical simulations in two dimensions that our approach is capable of discriminating between situations of mixed water or calm and heterogeneous pond. Moreover, we exhibit that a posteriori treatment of our velocity fields can provide lagrangian trajectories which are of great interest to assess the actual light pattern perceived by the algal cells and therefore understand its impact on the photosynthesis process.Comment: 27 pages, 11 figure