Patterns of Intron Gain and Loss in Fungi

Little is known about the patterns of intron gain and loss or the relative contributions of these two processes to gene evolution. To investigate the dynamics of intron evolution, we analyzed orthologous genes from four filamentous fungal genomes and determined the pattern of intron conservation. We developed a probabilistic model to estimate the most likely rates of intron gain and loss giving rise to these observed conservation patterns. Our data reveal the surprising importance of intron gain. Between about 150 and 250 gains and between 150 and 350 losses were inferred in each lineage. We discuss one gene in particular (encoding 1-phosphoribosyl-5-pyrophosphate synthetase) that displays an unusually high rate of intron gain in multiple lineages. It has been recognized that introns are biased towards the 5′ ends of genes in intron-poor genomes but are evenly distributed in intron-rich genomes. Current models attribute this bias to 3′ intron loss through a poly-adenosine-primed reverse transcription mechanism. Contrary to standard models, we find no increased frequency of intron loss toward the 3′ ends of genes. Thus, recent intron dynamics do not support a model whereby 5′ intron positional bias is generated solely by 3′-biased intron loss

Independent large scale duplications in multiple M. tuberculosis lineages overlapping the same genomic region

Mycobacterium tuberculosis, the causative agent of most human tuberculosis, infects one third of the world's population and kills an estimated 1.7 million people a year. With the world-wide emergence of drug resistance, and the finding of more functional genetic diversity than previously expected, there is a renewed interest in understanding the forces driving genome evolution of this important pathogen. Genetic diversity in M. tuberculosis is dominated by single nucleotide polymorphisms and small scale gene deletion, with little or no evidence for large scale genome rearrangements seen in other bacteria. Recently, a single report described a large scale genome duplication that was suggested to be specific to the Beijing lineage. We report here multiple independent large-scale duplications of the same genomic region of M. tuberculosis detected through whole-genome sequencing. The duplications occur in strains belonging to both M. tuberculosis lineage 2 and 4, and are thus not limited to Beijing strains. The duplications occur in both drug-resistant and drug susceptible strains. The duplicated regions also have substantially different boundaries in different strains, indicating different originating duplication events. We further identify a smaller segmental duplication of a different genomic region of a lab strain of H37Rv. The presence of multiple independent duplications of the same genomic region suggests either instability in this region, a selective advantage conferred by the duplication, or both. The identified duplications suggest that large-scale gene duplication may be more common in M. tuberculosis than previously considere

The State of Theory in LGBTQ Aging: Implications for Gerontological Scholarship

Social research in lesbian, gay, bisexual, transgender, and queer (LGBTQ) aging is a rapidly growing field, but an examination of the use of theory has not yet been conducted for its impact on the field’s direction. We conducted a systematic review of empirical articles published in LGBTQ aging in the years 2009–2017 (N = 102). Using a typology of theory use in scholarly articles, we analyzed these articles for the types of theories being used, the degree to which theories were used in each article, and the analytical function they served. We found that 52% of articles consistently applied theory, 23% implied or partially applied theory, and 25% presented as atheoretical. A wide range of theories were used and served multiple analytical functions such as concept development and explanation of findings. We discuss the strengths and weaknesses of theory use in this body of literature, especially with respect to implications for future knowledge development in the field

Reply to Guy et al.: Support for a bottleneck in the 2011 Escherichia coli O104:H4 outbreak in Germany

In our paper (1), we analyzed isolates from the Escherichia coli O104:H4 outbreaks in Germany and France in May to July 2011. We concluded that, although the German outbreak was larger, the German isolates represent a clade within the greater diversity of the French outbreak. We proposed several hypotheses to explain these findings, including that the lineage leading to the German outbreak went through a narrow bottleneck that purged diversity. Guy et al. (2) report the genomes of eight additional E. coli O104:H4 isolates sampled from the German outbreak. By focusing on the numbers of SNPs in their samples, they suggest that the German outbreak is more diverse than we reported and is similar to the French outbreak. In fact, Guy et al.’s data (2) strongly support our conclusion that the German outbreak represents a clade within the diversity

Genomics of Loa loa, a Wolbachia-free filarial parasite of humans

Loa loa, the African eyeworm, is a major filarial pathogen of humans. Unlike most filariae, Loa loa does not contain the obligate intracellular Wolbachia endosymbiont. We describe the 91.4 Mb genome of Loa loa, and the genome of the related filarial parasite Wuchereria bancrofti, and predict 14,907 Loa loa genes based on microfilarial RNA sequencing. By comparing these genomes to that of another filarial parasite, Brugia malayi, and to several other nematode genomes, we demonstrate synteny among filariae but not with non-parasitic nematodes. The Loa loa genome encodes many immunologically relevant genes, as well as protein kinases targeted by drugs currently approved for humans. Despite lacking Wolbachia, Loa loa shows no new metabolic synthesis or transport capabilities compared to other filariae. These results suggest that the role played by Wolbachia in filarial biology is more subtle than previously thought and reveal marked differences between parasitic and non-parasitic nematodes

Portraits of life: Patterns of events over the lifespan

This explorative content-analytic study completes earlier studies on the lifespan distributions of number and affect of past and future life-events, collected by means of the Life-line Interview Method (LIM), for three age groups of men and women (young, middle and late adulthood). LIM events were classified into 40 subcategories divided over 9 categories: Relations, School, Work, Health, Growth, Home, Birth, Death and Other. Compression of the full data set by age group, gender, affect, decade, and time perspective, disclosed various patterns of events underlying the human life-course, e.g., the ‘bump,’ ‘rosy view’ and ‘gender phase contrast’ patterns. The compressed data set provided detailed material for the composition of three written group portraits of life, reflecting the modal life story of young, middle-aged and older men and women. Patterns and portraits show a content shift of past memories and future expectations over the lifespan, supporting a more dynamic view on the human life-course

Visual Evoked Potentials Change as Heart Rate and Carotid Pressure Change

The relationship between cardiovascular activity and the brain was explored by recording visual evoked potentials from the occipital regions of the scalp during systolic and diastolic pressure (Experiment I) and during fast and slow heartbeats at systolic and diastolic pressure (Experiment II). Visual evoked potentials changed significantly as heart rate and carotid pressure fluctuated normally, and these changes were markedly different in the right and left cerebral hemispheres. Evoked potentials recorded from the right hemisphere during various cardiac events differed significantly, whereas those recorded from the left did not. In both experiments, differences in the right hemisphere were due primarily to the P1 component, which was larger at diastolic than at systolic pressure. The present findings are consistent with formulations from behavioral studies suggesting that baroreceptor activity can influence sensory intake, and suggest that hemispheric specialization may play an important role in the relationship between cardiac events, the brain and behavior.Peer Reviewedhttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/73146/1/j.1469-8986.1982.tb02579.x.pd

Nachweis von PAK-metabolisierenden Mikroorganismen durch kulturelle und molekularbiologische Verfahren

Zielsetzung der Arbeit war der Nachweis von PAK-abbauenden Mikroorganismen in Umweltproben mittels klassischer mikrobiologischer Arbeitstechniken und molekular-biologischer Methoden. Durch selektive Anreicherung wurden Bakterien mit der Fähigkeit Polyzyklische Aromatische Kohlenwasserstoffe (PAK) abzubauen, in aquatischen und terrestrischen Umweltproben nachgewiesen. Unabhängig von der Belastung der Standorte mit PAK wurden aus allen untersuchten Habitaten Bakterien isoliert, die mit Naphthalin oder Phenanthren als alleiniger Kohlenstoff- und Energiequelle wachsen konnten. Die 23 isolierten PAK-abbauenden Bakterien konnten als Mitglieder der Gattungen Sphingomonas, Acidovorax, Comamonas, Pseudomonas, Rhodococcus und Paenibacillus identifiziert werden und waren somit den alpha-, beta- und gamma-Subklassen der Proteobakterien und den Entwicklungslinien der grampositiven Bakterien mit hohem und niedrigem GC-Gehalt der DNA zuzuordnen. Die größte Gruppe bildeten mit 10 der 23 Isolate Vertreter der Gattung Pseudomonas, die alle Naphthalin metabolisierten. Die Quantifizierung des Naphthalin-Abbaus mittels gaschromatographischer Verfahren zeigte, daß in Flüssigmedium vorhandenes kristallines Naphthalin (0,05%, w/v) von den meisten Stämmen nach nur zwei Tagen Kultivierungsdauer vollständig metabolisiert wurde. Die getesteten Rhodococcus Isolate bauten Naphthalin wesentlich langsamer ab, als die verschiedenen Isolate, die den Proteobakterien zugeordnet wurden. Der dreikernige Aromat Phenanthren wurde von den getesteten Bakterienstämmen langsamer abgebaut als Naphthalin. Innerhalb von fünf Tagen wurde die Phenanthrenmenge im Medium auf 40-60% der Ausgangsmenge reduziert. Die Untersuchung des Naphthalinabbaus durch Zellen, die zuvor in Naphthalin-haltigem Medium bzw. in Vollmedium vorkultiviert worden waren, ergab, daß die Enzyme für den Abbau von Naphthalin in Abwesenheit eines Induktors nicht exprimiert wurden. Ebenso zeigte sich, daß Zellen, die in Medium mit Naphthalin oder Phenanthren kultiviert wurden, wesentlich höhere Catechol 2,3-Dioxygenase (C23O)-Aktivitäten aufwiesen als in Voll-medium gewachsene Zellen. Zum Nachweis von PAK-Abbauern auf molekulargenetischer Ebene wurden, basierend auf bekannten Sequenzen, PCR-Primer und Oligonukleotidsonden für codierende Abschnitte der C23O entwickelt, und, in Kombination mit Primern und Oligonukleotidsonden, zur Detektion der initialen PAK-Dioxygenase (entwickelt von R. Moser, TU-Berlin), eingesetzt. Mit den entworfenen Primern und Sonden konnten die C23O-Sequenzabschnitte bei allen PAK-abbauenden Referenzstämmen und Isolaten, die der Gattung Pseudomonas und Sphingomonas zugehörten, spezifisch detektiert werden. Durch die Anwendung spezifischer Primer und Sonden konnten dabei die Gene der C23O für Vertreter der Pseudomonaden und Sphingomonaden getrennt voneinander erfaßt werden. Sequenzanalysen der erhaltenen PCR-Amplifikate zeigten, daß die C23O-Gene innerhalb der Gattungen Pseudomonas bzw. Sphingomonas mit über 75% Sequenzähnlichkeit sehr gut konserviert sind. Dagegen waren Sequenzen der katabolischen Gene der PAK-abbauenden Comamonas-, Acidovorax- oder Rhodococcus-Vertreter offensichtlich zu verschieden, verglichen mit den Pseudomonas- und Sphingomonas-Sequenzen, um sie mittels der entwickelten Primer und Sonden detektieren zu können. Die Diversität der C23O zeigte sich auch bei der spezifischen enzymatischen Aktivität, die im Bereich von 0,1 bis 650 mU mg-1 Protein variierte. Dabei wurde die höchste spezifische Aktivität für verschiedene Pseudomonas-Stämme nachgewiesen. Die entwickelten Primer wurden auf ihre Anwendbarkeit getestet, PAK-abbauende Bakterien in Umweltproben kultivierungsunabhängig zu detektieren. Verschiedene DNA-Isolierungsmethoden und Techniken zur Aufreinigung der isolierten DNA wurden getestet und variiert. Bei der DNA-Isolierung aus Belebtschlammproben wurden Substanzen coextrahiert, die stark hemmenden Einfluß auf die PCR hatten. Die weitere Aufreinigung der DNA führte zu starken Verlusten der ursprünglichen DNA-Mengen und damit zu einer Reduzierung der zu detektierenden Zielsequenzen. Die extrahierte und gereinigte DNA aus unterschiedlichen Belebtschlammproben wurde in der PCR zur Detektion von initiale Dioxygenase- und C23O-codierenden Genabschnitten eingesetzt. Während codierende Bereiche der initialen Dioxygenase in der Belebtschlammprobe der Kläranlage Gießen mit den entwickelten Primern nachgewiesen werden konnten (R. Moser, TU-Berlin), wurden bei der Verwendung der C23O-spezifischen Primer keine PCR-Amplifikate erhalten. Offensichtlich lag die Zahl der C23O-Zielsequenzen in den untersuchten Umweltpoben unterhalb des Detektionslimits. In der extrahierten DNA aus anderen Belebtschlammproben konnten C23O-codierende Abschnitte detektiert werden. Die erhaltenen PCR-Amplifikate waren aber in allen Fällen sehr schwach. Die Ergebnisse zeigen, daß zur Detektion von katabolischen Genen, die in geringen Konzentrationen in Umweltproben vorliegen, spezielle Methoden zur Aufreinigung der DNA-Rohextrakte etabliert werden müssen