A Metabolic Dependency for Host Isoprenoids in the Obligate Intracellular Pathogen Rickettsia parkeri Underlies a Sensitivity to the Statin Class of Host-Targeted Therapeutics.

Gram-negative bacteria in the order Rickettsiales have an obligate intracellular growth requirement, and some species cause human diseases such as typhus and spotted fever. The bacteria have evolved a dependence on essential nutrients and metabolites from the host cell as a consequence of extensive genome reduction. However, it remains largely unknown which nutrients they acquire and whether their metabolic dependency can be exploited therapeutically. Here, we describe a genetic rewiring of bacterial isoprenoid biosynthetic pathways in the Rickettsiales that has resulted from reductive genome evolution. Furthermore, we investigated whether the spotted fever group Rickettsia species Rickettsia parkeri scavenges isoprenoid precursors directly from the host. Using targeted mass spectrometry, we found that infection caused decreases in host isoprenoid products and concomitant increases in bacterial isoprenoid metabolites. Additionally, we report that treatment of infected cells with statins, which inhibit host isoprenoid synthesis, prohibited bacterial growth. We show that growth inhibition correlates with changes in bacterial size and shape that mimic those caused by antibiotics that inhibit peptidoglycan biosynthesis, suggesting that statins lead to an inhibition of cell wall synthesis. Altogether, our results describe a potential Achilles' heel of obligate intracellular pathogens that can potentially be exploited with host-targeted therapeutics that interfere with metabolic pathways required for bacterial growth.IMPORTANCE Obligate intracellular pathogens, which include viruses as well as certain bacteria and eukaryotes, are a subset of infectious microbes that are metabolically dependent on and unable to grow outside an infected host cell because they have lost or lack essential biosynthetic pathways. In this study, we describe a metabolic dependency of the bacterial pathogen Rickettsia parkeri on host isoprenoid molecules that are used in the biosynthesis of downstream products, including cholesterol, steroid hormones, and heme. Bacteria make products from isoprenoids, such as an essential lipid carrier for making the bacterial cell wall. We show that bacterial metabolic dependency can represent a potential Achilles' heel and that inhibiting host isoprenoid biosynthesis with the FDA-approved statin class of drugs inhibits bacterial growth by interfering with the integrity of the cell wall. This work supports the potential to treat infections by obligate intracellular pathogens through inhibition of host biosynthetic pathways that are susceptible to parasitism

Systematische Literaturübersicht und Metaanalyse zur berufsabhängigen Ätiopathologie der Tendovaginitis stenosans de Quervain

Nach Auswertung der Ergebnisse der systematischen Literaturübersicht und der Metaanalyse von 179 Artikeln muss festgehalten werden, dass die Ätiologie nicht eindeutig zu klären ist. Das mediane Evidenzlevel ist dabei so gering, dass nur 16 von 179 Studien weitergehend anhand der STROBE-Checkliste und des quantitativen Bradford Hill Scores analysiert werden konnten. Die Analyse mittels der STROBE Checkliste hat auch gezeigt, dass viele Aspekte einer guten Berichterstattung und wahrscheinlich somit auch in der Durchführung der Studien bzw. in der Interpretation der Ergebnisse bei den meisten Studien fehlte. Lediglich 35% (Median: 35%; Min: 16%; Max: 60%) der Kriterien wurden erfüllt. Darüber hinaus reicht weder die Qualität der Studien noch das Ergebnis der Überprüfung eines kausalen Zusammenhangs nach Bradford Hill aus, um zu bestätigen, dass sich wiederholende, kraftvolle und ergonomisch ungünstige Tätigkeiten die Tendovaginitis stenosans de Quervain verursachen können. Der quantitative Bradford Hill Score ergab, dass im Durchschnitt sieben Punkte (Median: 6; Min: 5; Max: 9) auf einer Skala von null bis 21 Punkten erreicht wurden und somit nur von einer mäßigen oder nicht eindeutigen Assoziation ausgegangen werden muss. Dieses Ergebnisses entkräftet den signifikante Zusammenhang nach Berechnungen der Metaanalyse zwischen sich wiederholender, kraftvoller und ergonomisch ungünstiger Tätigkeit. Eine Unterscheidung dieser Entitäten (Wiederholung, Kraft und Ergonomie) wird leider nur in wenigen Fällen gemacht, obwohl es offensichtlich Hinweise gibt, dass nicht alle drei Tätigkeiten im gleichen Maße als Ursache angesehen werden können. Viel mehr sind berufliche Tätigkeiten mit sich wiederholenden und ergonomisch ungünstigen Bewegungsmuster mit einem erhöhten Risiko eine TVS zu verursachen, behaftet. Laut der ILO müssen zur Anerkennung als Berufserkrankung folgende beiden Kriterien erfüllt sein: 1) Ein Nachweis eines kausalen Zusammenhangs zwischen einer spezifischen Tätigkeit und einer spezifischen Krankheit und 2) die Inzidenz unter den Exponierten ist durchschnittlich höher als unter der Normalbevölkerung. Der kausale Zusammenhang muss dabei nach den Bradford Hill Kriterien nachgewiesen werden. Eine Eingrenzung der in Frage kommenden Tätigkeiten fällt bis dato ebenfalls schwierig und könnte zusammen mit dem Fehlen eines eindeutigen Nachweises eines kausalen Zusammenhangs auch erklären warum 2013 in Deutschland nur 3% (18/691) der Verdachtsfälle einer Tenosynovitis offiziell anerkannt wurden. Zur Klärung eines ursächlichen Zusammenhanges mit beruflichen Faktoren bedarf es einer Fallkontrollstudie oder auch einer Kohortenstudie, die den geforderten Kriterien der ILO, den Standards der Handchirurgie in der Diagnostik, und den Anforderungen einer statistisch aussagekräftigen Studie voll entspricht

A linear-time algorithm for finding a complete graph minor in a dense graph

Let g(t) be the minimum number such that every graph G with average degree d(G) \geq g(t) contains a K_{t}-minor. Such a function is known to exist, as originally shown by Mader. Kostochka and Thomason independently proved that g(t) \in \Theta(t*sqrt{log t}). This article shows that for all fixed \epsilon > 0 and fixed sufficiently large t \geq t(\epsilon), if d(G) \geq (2+\epsilon)g(t) then we can find this K_{t}-minor in linear time. This improves a previous result by Reed and Wood who gave a linear-time algorithm when d(G) \geq 2^{t-2}.Comment: 6 pages, 0 figures; Clarification added in several places, no change to arguments or result

Synthesis of fluorescent dendrimeric antigen efficiently internalized by human dendritic cells

A new fluorescent dendrimeric antigen (DeAn) based on a dendron with amoxicilloyl terminal groups has been synthetized. The synthesis implies a novel class of all-aliphatic polyamide dendrimer (BisAminoalkylPolyAmide Dendrimers, or BAPAD).[1] The introduction of a cystamine core allows the incorporation of this dendrons into a 1,8-naphthalimide fluorofore functionalized with a maleimide group. The fluorescence properties of this DeAn has been studied and compared with the properties of an equivalent dendron possessing amino-terminal groups. This DeAn has been used as a synthetic antigen in a biomedical assay that tests the amoxicillin sensitivity of dendritic cells (DC) from tolerant and allergic patients.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Managing with (fluorescent)-biomimetic dendrimers

Dendrimers that are modified through their peripheral groups have been employed for many biomedical purposes. Diagnosis via specific interactions with target proteins is one of the objectives that has been given more attention. In this way, we have been developing different methodologies for the detection of immunoglobulins, as an in vitro method for the diagnosis of allergic reactions to drugs [1], [2]. Specific cell interactions of surfaces grafted dendrimers have been applied to the study of cell adhesion. We have studied also the application of dendrimer-based uneven nanopatterns to evaluate the local RGD surface density effects on cell adhesion, as bioactive substrates to evaluate the impact of the RGD local surface density on the chondrogenic induction of adult human mesenchymal stem cells [3], [4], [5]. Although the use of PAMAM dendrimer has allowed us to develop useful methods for this purpose, for certain objectives we have required the development of new dendrimeric models. We have developed a new approach for the production of allaliphatic polyamide dendrimers (BAPAD) by iterative 3,3′-diaminopivalic acid connections as building blocks for dendrimer construction. These dendrimers were studied in explicit solvent by atomistic forcefield-based molecular dynamics to characterize structural properties such as shape, radius and monomer distribution [6]. Fluorescent labeling of these biomimetic dendrimers has been used as a tool to study their interaction with cells.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Preparation, photophysical properties and cell image of Naphthalimide-based fluorescent nanostructures for biomedical applications: BAPAD dendrimeric antigens and silica nanoparticles

We present here the synthesis and characterization of BAPAD [1] fluorescent Dendrimeric-Antigens (DeAn), to be applied in basophil activation as a test to detect drug allergy reactions. A second generation BAPAD dendrimer using cystamine as core that can be reducced to obtain two dendrons with a thiol group in the focal point, useful to attach a fluorescent probe, have been synthesized. The free amine groups on the surface of the dendrimer were functionalized with an amoxiciloyl group (AXO), the allergenic determinant to the beta-lactam antibiotic amoxicillin. The fluorescent DeAn (F-DeAn) has been fully characterized by NMR and MS techniques, and their fluorescent properties well established in aqueous biological media. F-DeAn without the haptenic moieties at the periphery has been also obtained and fully characterized as a control assay. Both molecules have been also characterized using molecular dynamics simulation calculations. We show here how these dendrimeric structures interacts with dendritic cells and are internalized by them. In a secon approximation, Naphthalimide-fluorscent silica nanoparticles have been prepared and characterized, to be used also in basophil activation test.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Diseño y síntesis de nuevos dendrímeros

Los dendrímeros son excelentes plataformas multifuncionales para una gran cantidad de diferentes aplicaciones. En particular, el desarrollo de nanoestructuras moleculares multivalentes, con tamaño y forma bien definida, tiene un enorme interés en el campo de la biomedicina.1 Actualmente resulta necesario poder obtener dendrímeros multifuncionales, con estructuras muy precisas, diseñados específicamente para determinadas aplicaciones. Con las herramientas adecuadas se pueden incluir en la estructura del dendrímero los grupos requeridos en posiciones específicas del mismo. Recientemente se diseñó y sintetizó un nuevo tipo de dendrímero (dendrón) basado en el acoplamiento iterativo de unidades de 2,2-Bis(aminoalquil)propanamidas (BAPAD).2,3 Este representa un modelo versátil a la hora de incorporar determinadas funcionalidades en su estructura. Sin embargo, la síntesis de este nuevo dendrímero se abordó utilizando como sustrato de partida el ácido 3,3´-dicloropiválico. Los grupos amino superficiales de esta nueva macromolécula se encuentran en posiciones relativas 1,3, lo que para determinadas aplicaciones, donde la funcionalización del dendrímero en su superficie requiere introducir grupos relativamente voluminosos, supone un problema de reactividad dado la congestión estérica que se provoca. Se presenta el diseño y la síntesis de nuevos dendrímeros donde los grupos amino superficiales, necesarios para determinadas aplicaciones, queden en posiciones relativas 1,7. Formalmente implica la preparación de dendrímeros con brazos más largos que podrán minimizar los problemas de congestión estérica.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Diseño y síntesis de nuevos dendrímeros y dendrones. Aplicaciones en regeneración tisular

Los dendrímeros han generado un enorme interés debido a su particular estructura ramificada y su multivalencia. La extensa investigación que se ha llevado a cabo sobre este tipo de macromoléculas ha demostrado la naturaleza multidisciplinar de las mismas, describiéndose sus aplicaciones en química, física, biología, medicina o en la mejora de nuevos materiales. En particular, el desarrollo de nanoestructuras moleculares multivalentes, con tamaño y forma bien definida, tiene un enorme interés en el campo de la biomedicina. El empleo de estos sistemas como plataformas multifuncionales en el estudio de las reacciones adversas a fármacos RAF (alergia a antibióticos betalactámicos en particular) ha quedado ampliamente demostrado. La síntesis de una serie de Antígenos Dendriméricos (DeAn) y su anclaje sobre distintas superficies, ha permitido avanzar en el estudio del diagnóstico clínico de la alergia a antibióticos betalactámicos mediante la técnica de Radio Allergo Sorbent Test (RAST). Recientemente, se han iniciado trabajos enfocados hacia la aplicación de estas macromoléculas en otra área de la biomedicina. En particular, se han realizado estudios sobre los procesos de adhesión celular enfocados al empleo de células madres mesenquimales (MSC) en regeneración tisular. La incorporación de patrones de reconocimiento celular basados en el péptido RGD (Arginina-Glicina-Ácido aspártico) a estructuras dendriméricas provoca un aumento de la adhesión celular in vitro, observando no sólo un aumento de la adhesión de las células a la superficie sino que la eficacia de esta adhesión está relacionada con la forma en que el dendrímero presenta el tripéptido a la célula. El empleo de plataformas sólidas que contengan las estructuras dendriméricas funcionalizadas puede ser crucial para determinadas aplicaciones en regeneración tisular.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech

Diseño y síntesis de nuevos dendrones para aplicaciones biomédicas

Los dendrímeros han sido empleados en una gran variedad de aplicaciones, entre las que destacan las del campo de la biomedicina. Estas macromoléculas multivalentes ofrecen la posibilidad de incorporar múltiples funcionalidades en partes precisas de su estructura y muestran grandes expectativas para su aplicación en nanomedicina.1 Sin embargo, es crucial desarrollar dendrímeros multifuncionales con estructuras bien definidas y con el mismo nivel de precisión que las moléculas biológicas. Un requisito clave para producir un nuevo material dendrimérico es el desarrollo de nuevos esquemas sintéticos que puedan ofrecer el grado requerido de precisión estructural.2 Recientemente se ha presentado una nueva clase de dendrímero basado en unidades de 2,2-Bis(Aminoalquil) PropanAmiDas denominado BAPAD. El enfoque sintético empleado consiste en el empleo del ácido 3,3’-diazidopiválico como unidad de crecimiento, empleando el ácido carboxílico en la generación de nuevos enlaces amidas.3 El control de la síntesis de los correspondientes dendrones nos ha permitido el diseño de una serie de estructuras dendriméricas con funcionalidades específicas para determinadas aplicaciones. Estos dendrones han sido empleados en estudios de maduración de células dendríticas.4 En esta comunicación se presenta el diseño de nuevos dendrones para aplicaciones biológicas.Universidad de Málaga. Campus de Excelencia Internacional Andalucía Tech