Poder antibiótico de cepas de streptomyces : Aisladas de muestras de tierra de la República Argentina

La resistencia que ofrecen los microorganismos patogenos frente a los antibióticoshasta ahora conocidos, hace necesaria la búsqueda constante de nuevos agentes bactericidas. El estudio del género Streptomyces y la clasificación de las cepas que ofrezcaninterés desde el punto de vista de la inhibición del crecimiento in vitro dedichos microorganismos, sigue siendo tema de pacientes investigaciones en el campode la Microbiología. Ello constituye el motivo de esta tesis que resumimos a continuación. Se hizo un compendio bibliográfico presentando los métodos de estudio, aislamiento,conservación y clasificación del género Streptomyces, y de las propiedades antibióticasde los mismos. Se estudiaron cepas del género Streptomyces, analizando sus propiedades macromorfológicas,micromorfológicas y culturales, incluyendo ensayos de utilización de fuentesde nitrógeno en función del peso de micelio aéreo producido. Con el fin de conocer la influencia de la composición de la tierra y de las distintasplantaciones sobre el crecimiento preferencial de Streptomyces, se tomaron veinticincomuestras de tierra del Jardín Botánico de Buenos Aires, aislando de esa manera ochentay una cepas del género en estudio. Las cepas aisladas fueron conservadas mediante desecación por vacío en suelo estéril,encontrando luego de seis meses una supervivencia que alcanzaba solamente al 17.3 %. Fueron emprendidos nuevos ensayos de aislamiento con muestras de tierra de Córdoba, Buenos Aires y Chaco, aislando treinta cepas más de Streptomyces, que sumadas a lassobrevivientes del primer aislamiento nos permitió totalizar 44 cepas. Se observó undecrecimiento de norte a sur en el porcentaje de Streptomyces aislados. Se ensayarondistintos substratos, asi como el agregado de agentes bactericidas y funguicidas conel fin de facilitar el aislamiento del microorganismo en estudio. Nuestros cuarenta y cuatro aislamientos y once cepas tipo pertenecientes a coleccionesde cultivo oficiales, fueron analizadas desde el punto de vista de sus característicasmicromorfológicas, macromorfológicas y culturales, con el objeto de su clasificación Las cepas tipo fueron incluidas a fin de compararlas con nuestros aislamientos. Fueron efectuadas coloraciones de Gram, colonias gigantes sobre agar nutritivo, estudiode características taxonómicasy pigmento del micelio aéreo sobre agar-extractode levadura y agar, pasta de tomate-avena; pigmento melanoideo sobre agar-peptonay agar tirosina y las siguientes reacciones bioquímicas: prueba de hidrógeno sulfurado,utilización de rafinosa, ramnosa, xilosa, arabinosa y manitol, reducción de nitratos,y leche. Las observaciones de los colores del micelio aéreo y del micelio substratal, así como elpigmento soluble, se hicieron teniendo como guía un diccionario de colores. Sehan incluido las fotografías de las coloraciones de Gram y de las colonias gigantes,como una ayuda adicional para la evaluación de las cepas. Para la clasificación de las mismas fueron tenidas principalmente en cuenta las clavesdel Manual Bergey y los esquemas de Pridham, Hesseltine y Benedict; de Gottlieb;de Benedict, Pridham, Lindenfelser, Hall y Jackson; de Pridham y Gottlieb, y de Kurosawa, Kuroya e Ishida. Es de hacer notar que dado que el concepto de grupo es muchomás seguro que la definición de especies dentro del género Streptomyces, en algunoscasos sólo se podrá asegurar el grupo más que la especie particular. Sobre cuarenta y cuatro aislamientos se encontraron diez cepas únicas, ocho duplicadas,dos triplicadas y una cuadruplicada, correspondiendo en total a veintidós especiesdistintas. No se logró determinar la especie en seis de las cepas aisladas, ubicándolassolamente en Secciones y Series, de acuerdo con el esquema de Pridham, Hesseltiney Benedict. Se efectuó un breve estudio al microscopio electrónico con el fin de conocer la estructurade los esporos en lo que atañe a la presencia de apéndices característicosen su superficie. Para los ensayos de poder antibiótico se utilizó el métodode "screening" por estríamúltiple, testando cada organismo potencialmente antagónico contra microorganismos Gram negativos, Gram positivos: ácido resistentes, esporulados, levaduras y hongos,tabulando en milímetros la zona de inhibición de cada microorganismo ensayado. Se encontró que tres cepas de Streptomyces inhibian el desarrollo de E.coli, treceinhibían al S.aureus, dos al S.cereviciae, diez al B.subtilis, doce al Trychophyton mentagrophytesy quince al M. phlei. Además quince cepas no presentaron poder antibiótico (nueve de las cuales correspondíanal primer aislamiento y habian sido conservadas alrededor de diez y ocho mesesen el laboratorio), catorce actuaban sólo contra un microorganismo, ocho contra dos,cuatro contra tres, una contra cuatro y una sola también contra cinco de los seis microorganismos de prueba. Por comparación de los espectros antibióticos obtenidos en cepas clasificadas comoespecies idénticas, pudo inferirse la inutilidad del mismo como criterio auxiliar enla clasificación de Streptomyces. Se ha incluído un apéndice con medios de cultivo seleccionados para la conservacióny estudio del género Streptomyces, además de citas bibliográficas que podrán orientara los interesados en el tema. Creemos que nuestra contribución será de utilidad en un momento en que los Streptomycesno sólo llaman la atención como agentes bactericidas y funguicidas, sino que tambiénofrecen un campo de exploración como antagonistas potenciales en la lucha contrael cáncer.Fil: Adler, Edda. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Phytoestrogens Enhance the Vascular Actions of the Endocannabinoid Anandamide in Mesenteric Beds of Female Rats

In rat isolated mesenteric beds that were contracted with NA as an in vitro model of the vascular adrenergic hyperactivity that usually precedes the onset of primary hypertension, the oral administration (3 daily doses) of either 10 mg/kg genistein or 20 mg/kg daidzein potentiated the anandamide-induced reduction of contractility to NA in female but not in male rats. Oral treatment with phytoestrogens also restored the vascular effects of anandamide as well as the mesenteric content of calcitonin gene-related peptide (CGRP) that were reduced after ovariectomy. The enhancement of anandamide effects caused by phytoestrogens was prevented by the concomitant administration of the estrogen receptor antagonist fulvestrant (2.5 mg/kg, s.c., 3 daily doses). It is concluded that, in the vasculature of female rats, phytoestrogens produced an estrogen-receptor-dependent enhancement of the anandamide-vascular actions that involves the modulation of CGRP levels and appears to be relevant whenever an adrenergic hyperactivity occurs

Nitric oxide synthase-independent release of nitric oxide induced by KCl in the perfused mesenteric bed of the rat

The aim of the present study was to test whether the contractile responses elicited by KCl in the rat mesenteric bed are coupled to the release of nitric oxide (NO). Contractions induced by 70 mM KCl were coincident with the release of NO to the perfusate. The in vitro exposure to the nitric oxide synthase (NOS) inhibitor L-N(ω)-nitro-L-arginine methyl ester, L-NAME (1-100 μM) potentiated the vascular responses to 70 mM KCl and, unexpectedly, increased the KCl-stimulated release of NO. Moreover, even after the chronic treatment with L-NAME (70 mg/kg/day during 4 weeks), the KCl-induced release of NO was not reduced, whereas the potentiation of contractile responses was indeed achieved. The possibility that NOS had not been completely inhibited under our experimental conditions can be precluded because NOS activity was significantly inhibited after both L-NAME treatments. After the in vitro treatment with 1 to 100 μM L-NAME, the inhibition of NOS was concentration-dependent (from 50% to 90%). With regard to the basal release of NO, the inhibition caused by L-NAME was not concentration-dependent and reached a maximum of 40%, suggesting that basal NO outflow is only partially dependent on NOS activity. An eventual enhancement of NOS activity caused by KCl was disregarded because the activity of this enzyme measured in homogenates from mesenteric beds perfused with 70 mM KCl was significantly reduced. On the other hand, endothelium removal, employed as a negative control, almost abolished NOS activity, whereas the incubation with the Ca2+ ionophore A23187, employed as a positive control, induced an increase in NOS activity. It is concluded that in the mesenteric arterial bed of the rat, the contractile responses elicited by depolarization through KCl are coincident with a NOS-independent release of NO. This observation, which differs from the results obtained with noradrenaline, do not support the use of KCl as an alternative contractile agent whenever the participation of NO is under study. (C) 2000 Elsevier Science B.V.Fil: Mendizabal, Victoria Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Farmacológicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Investigaciones Farmacológicas; ArgentinaFil: Poblete, I.. Pontificia Universidad Católica de Chile; ChileFil: Lomniczi, A.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Besuhli, Valeria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Centro de Estudios Farmacológicos y Botánicos; ArgentinaFil: Huidobro Toro, J. P.. Pontificia Universidad Católica de Chile; ChileFil: Adler, Edda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Farmacológicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Investigaciones Farmacológicas; Argentin

A yeast cell cycle model integrating stress, signaling, and physiology

The cell division cycle in eukaryotic cells is a series of highly coordinated molecular interactions that ensure that cell growth, duplication of genetic material, and actual cell division are precisely orchestrated to give rise to two viable progeny cells. Moreover, the cell cycle machinery is responsible for incorporating information about external cues or internal processes that the cell must keep track of to ensure a coordinated, timely progression of all related processes. This is most pronounced in multicellular organisms, but also a cardinal feature in model organisms such as baker's yeast. The complex and integrative behavior is difficult to grasp and requires mathematical modeling to fully understand the quantitative interplay of the single components within the entire system. Here, we present a self-oscillating mathematical model of the yeast cell cycle that comprises all major cyclins and their main regulators. Furthermore, it accounts for the regulation of the cell cycle machinery by a series of external stimuli such as mating pheromones and changes in osmotic pressure or nutrient quality. We demonstrate how the external perturbations modify the dynamics of cell cycle components and how the cell cycle resumes after adaptation to or relief from stress.Peer Reviewe

Limitation of sucrose biosynthesis shapes carbon partitioning during plant cold acclimation

Cold acclimation is a multigenic process by which many plant species increase their freezing tolerance. Stabilization of photosynthesis and carbohydrate metabolism plays a crucial role in cold acclimation. To study regulation of primary and secondary metabolism during cold acclimation of Arabidopsis thaliana, metabolic mutants with deficiencies in either starch or flavonoid metabolism were exposed to 4 degrees C. Photosynthesis was determined together with amounts of carbohydrates, anthocyanins, organic acids and enzyme activities of the central carbohydrate metabolism. Starch deficiency was found to significantly delay soluble sugar accumulation during cold acclimation, while starch overaccumulation did not affect accumulation dynamics but resulted in lower total amounts of \sucrose and glucose. Anthocyanin amounts were lowered in both starch deficient and overaccumulating mutants. Vice versa, flavonoid deficiency did not result in a changed starch amount, which suggested a unidirectional signalling link between starch and flavonoid metabolism. Mathematical modelling of carbon metabolism indicated kinetics of sucrose biosynthesis to be limiting for carbon partitioning in leaf tissue during cold exposure. Together with cold-induced dynamics of citrate, fumarate and malate amounts, this provided evidence for a central role of sucrose phosphate synthase activity in carbon partitioning between biosynthetic and dissimilatory pathways which stabilizes photosynthesis and metabolism at low temperature

Control of COVID-19 Outbreaks under Stochastic Community Dynamics, Bimodality, or Limited Vaccination

Reaching population immunity against COVID-19 is proving difficult even in countries with high vaccination levels. Thus, it is critical to identify limits of control and effective measures against future outbreaks. The effects of nonpharmaceutical interventions (NPIs) and vaccination strategies are analyzed with a detailed community-specific agent-based model (ABM). The authors demonstrate that the threshold for population immunity is not a unique number, but depends on the vaccination strategy. Prioritizing highly interactive people diminishes the risk for an infection wave, while prioritizing the elderly minimizes fatalities when vaccinations are low. Control over COVID-19 outbreaks requires adaptive combination of NPIs and targeted vaccination, exemplified for Germany for January–September 2021. Bimodality emerges from the heterogeneity and stochasticity of community-specific human–human interactions and infection networks, which can render the effects of limited NPIs uncertain. The authors' simulation platform can process and analyze dynamic COVID-19 epidemiological situations in diverse communities worldwide to predict pathways to population immunity even with limited vaccination.Peer Reviewe

Chemical Reaction Networks Possess Intrinsic, Temperature-Dependent Functionality

Temperature influences the life of many organisms in various ways. A great number of organisms live under conditions where their ability to adapt to changes in temperature can be vital and largely determines their fitness. Understanding the mechanisms and principles underlying this ability to adapt can be of great advantage, for example, to improve growth conditions for crops and increase their yield. In times of imminent, increasing climate change, this becomes even more important in order to find strategies and help crops cope with these fundamental changes. There is intense research in the field of acclimation that comprises fluctuations of various environmental conditions, but most acclimation research focuses on regulatory effects and the observation of gene expression changes within the examined organism. As thermodynamic effects are a direct consequence of temperature changes, these should necessarily be considered in this field of research but are often neglected. Additionally, compensated effects might be missed even though they are equally important for the organism, since they do not cause observable changes, but rather counteract them. In this work, using a systems biology approach, we demonstrate that even simple network motifs can exhibit temperature-dependent functional features resulting from the interplay of network structure and the distribution of activation energies over the involved reactions. The demonstrated functional features are (i) the reversal of fluxes within a linear pathway, (ii) a thermo-selective branched pathway with different flux modes and (iii) the increased flux towards carbohydrates in a minimal Calvin cycle that was designed to demonstrate temperature compensation within reaction networks. Comparing a system’s response to either temperature changes or changes in enzyme activity we also dissect the influence of thermodynamic changes versus genetic regulation. By this, we expand the scope of thermodynamic modelling of biochemical processes by addressing further possibilities and effects, following established mathematical descriptions of biophysical properties.Deutsche ForschungsgemeinschaftPeer Reviewe

Poder antibiótico de cepas de streptomyces : Aisladas de muestras de tierra de la República Argentina

La resistencia que ofrecen los microorganismos patogenos frente a los antibióticoshasta ahora conocidos, hace necesaria la búsqueda constante de nuevos agentes bactericidas. El estudio del género Streptomyces y la clasificación de las cepas que ofrezcaninterés desde el punto de vista de la inhibición del crecimiento in vitro dedichos microorganismos, sigue siendo tema de pacientes investigaciones en el campode la Microbiología. Ello constituye el motivo de esta tesis que resumimos a continuación. Se hizo un compendio bibliográfico presentando los métodos de estudio, aislamiento,conservación y clasificación del género Streptomyces, y de las propiedades antibióticasde los mismos. Se estudiaron cepas del género Streptomyces, analizando sus propiedades macromorfológicas,micromorfológicas y culturales, incluyendo ensayos de utilización de fuentesde nitrógeno en función del peso de micelio aéreo producido. Con el fin de conocer la influencia de la composición de la tierra y de las distintasplantaciones sobre el crecimiento preferencial de Streptomyces, se tomaron veinticincomuestras de tierra del Jardín Botánico de Buenos Aires, aislando de esa manera ochentay una cepas del género en estudio. Las cepas aisladas fueron conservadas mediante desecación por vacío en suelo estéril,encontrando luego de seis meses una supervivencia que alcanzaba solamente al 17.3 %. Fueron emprendidos nuevos ensayos de aislamiento con muestras de tierra de Córdoba, Buenos Aires y Chaco, aislando treinta cepas más de Streptomyces, que sumadas a lassobrevivientes del primer aislamiento nos permitió totalizar 44 cepas. Se observó undecrecimiento de norte a sur en el porcentaje de Streptomyces aislados. Se ensayarondistintos substratos, asi como el agregado de agentes bactericidas y funguicidas conel fin de facilitar el aislamiento del microorganismo en estudio. Nuestros cuarenta y cuatro aislamientos y once cepas tipo pertenecientes a coleccionesde cultivo oficiales, fueron analizadas desde el punto de vista de sus característicasmicromorfológicas, macromorfológicas y culturales, con el objeto de su clasificación Las cepas tipo fueron incluidas a fin de compararlas con nuestros aislamientos. Fueron efectuadas coloraciones de Gram, colonias gigantes sobre agar nutritivo, estudiode características taxonómicasy pigmento del micelio aéreo sobre agar-extractode levadura y agar, pasta de tomate-avena; pigmento melanoideo sobre agar-peptonay agar tirosina y las siguientes reacciones bioquímicas: prueba de hidrógeno sulfurado,utilización de rafinosa, ramnosa, xilosa, arabinosa y manitol, reducción de nitratos,y leche. Las observaciones de los colores del micelio aéreo y del micelio substratal, así como elpigmento soluble, se hicieron teniendo como guía un diccionario de colores. Sehan incluido las fotografías de las coloraciones de Gram y de las colonias gigantes,como una ayuda adicional para la evaluación de las cepas. Para la clasificación de las mismas fueron tenidas principalmente en cuenta las clavesdel Manual Bergey y los esquemas de Pridham, Hesseltine y Benedict; de Gottlieb;de Benedict, Pridham, Lindenfelser, Hall y Jackson; de Pridham y Gottlieb, y de Kurosawa, Kuroya e Ishida. Es de hacer notar que dado que el concepto de grupo es muchomás seguro que la definición de especies dentro del género Streptomyces, en algunoscasos sólo se podrá asegurar el grupo más que la especie particular. Sobre cuarenta y cuatro aislamientos se encontraron diez cepas únicas, ocho duplicadas,dos triplicadas y una cuadruplicada, correspondiendo en total a veintidós especiesdistintas. No se logró determinar la especie en seis de las cepas aisladas, ubicándolassolamente en Secciones y Series, de acuerdo con el esquema de Pridham, Hesseltiney Benedict. Se efectuó un breve estudio al microscopio electrónico con el fin de conocer la estructurade los esporos en lo que atañe a la presencia de apéndices característicosen su superficie. Para los ensayos de poder antibiótico se utilizó el métodode "screening" por estríamúltiple, testando cada organismo potencialmente antagónico contra microorganismos Gram negativos, Gram positivos: ácido resistentes, esporulados, levaduras y hongos,tabulando en milímetros la zona de inhibición de cada microorganismo ensayado. Se encontró que tres cepas de Streptomyces inhibian el desarrollo de E.coli, treceinhibían al S.aureus, dos al S.cereviciae, diez al B.subtilis, doce al Trychophyton mentagrophytesy quince al M. phlei. Además quince cepas no presentaron poder antibiótico (nueve de las cuales correspondíanal primer aislamiento y habian sido conservadas alrededor de diez y ocho mesesen el laboratorio), catorce actuaban sólo contra un microorganismo, ocho contra dos,cuatro contra tres, una contra cuatro y una sola también contra cinco de los seis microorganismos de prueba. Por comparación de los espectros antibióticos obtenidos en cepas clasificadas comoespecies idénticas, pudo inferirse la inutilidad del mismo como criterio auxiliar enla clasificación de Streptomyces. Se ha incluído un apéndice con medios de cultivo seleccionados para la conservacióny estudio del género Streptomyces, además de citas bibliográficas que podrán orientara los interesados en el tema. Creemos que nuestra contribución será de utilidad en un momento en que los Streptomycesno sólo llaman la atención como agentes bactericidas y funguicidas, sino que tambiénofrecen un campo de exploración como antagonistas potenciales en la lucha contrael cáncer.Fil: Adler, Edda. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina

Endocannabinoids: the inside plant

En el cerebro, y en varios tejidos periféricos, el organismo fabrica una sustancia que se une a iguales sitios receptores que el principal compuesto psicoactivo de la marihuana, el delta 9-tetrahidrocanabinol (THC). El canabinoide endógeno fue denominado anandamida sobre la base de la palabra sánscrita ananda, que significa portador de paz o de felicidad interna. La anandamida reproduce las acciones de la marihuana, se sintetiza en respuesta a la actividad física y está involucrada en mecanismos neurobiológicos comunes para la adicción a drogas. Los receptores canabinoides CB1 y sus ligandos endógenos están presentes en áreas del cerebro relacionadas con el circuito de recompensa. El bloqueo de los receptores CB1 es anorexígeno, y está siendo empleado en la terapéutica de la obesidad .Por el contrario, la activación de los receptores CB1 estimula el apetito y también tiene propiedades antieméticas y analgésicas, que ameritan el estudio de su probable empleo terapéuticoAn endogenous compound that binds to the same receptor sites activated by the main psychoactive constituent of marihuana, delta 9-tetrahydrocannabinol (THC), is synthetised in the brain and in several peripheral tissues.The endogenous cannabinoid was named anandamide on the basis of the sanscrit word ananda, that means bringer of inner bliss .Anandamide reproduces marihuana effects,is synthetised in response to physical activity, and is involved in neurobiologic mechanisms common to drug addiction. Cannabinoid CB1 receptors, and their endogenous ligands, are present in brain areas linked to reward circuits.The blockade of CB1 receptors causes anorexia and is being employed to treat obesity. On the contrary, activation of CB1 receptors has appetite stimulant, antiemetic and analgesic properties, that deserve to be studied for putative therapeutical uses.Fil: Adler, Edda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Farmacológicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Farmacia y Bioquímica. Instituto de Investigaciones Farmacológicas; Argentin

Data Management and Modeling in Plant Biology

The study of plant-environment interactions is a multidisciplinary research field. With the emergence of quantitative large-scale and high-throughput techniques, amount and dimensionality of experimental data have strongly increased. Appropriate strategies for data storage, management, and evaluation are needed to make efficient use of experimental findings. Computational approaches of data mining are essential for deriving statistical trends and signatures contained in data matrices. Although, current biology is challenged by high data dimensionality in general, this is particularly true for plant biology. Plants as sessile organisms have to cope with environmental fluctuations. This typically results in strong dynamics of metabolite and protein concentrations which are often challenging to quantify. Summarizing experimental output results in complex data arrays, which need computational statistics and numerical methods for building quantitative models. Experimental findings need to be combined by computational models to gain a mechanistic understanding of plant metabolism. For this, bioinformatics and mathematics need to be combined with experimental setups in physiology, biochemistry, and molecular biology. This review presents and discusses concepts at the interface of experiment and computation, which are likely to shape current and future plant biology. Finally, this interface is discussed with regard to its capabilities and limitations to develop a quantitative model of plant-environment interactions.Peer Reviewe