Phyletic Distribution and Diversification of the Phage Shock Protein Stress Response System in Bacteria and Archaea

Maintaining cell envelope integrity is of vital importance for all microorganisms. Not surprisingly, evolution has shaped conserved protein protection networks that connect stress perception, transmembrane signal transduction, and mediation of cellular responses upon cell envelope stress. The phage shock protein (Psp) stress response is one such conserved protection network. Most knowledge about the Psp response derives from studies in the Gram-negative model bacterium Escherichia coli, where the Psp system consists of several well-defined protein components. Homologous systems were identified in representatives of the Proteobacteria, Actinobacteria, and Firmicutes. However, the Psp system distribution in the microbial world remains largely unknown. By carrying out a large-scale, unbiased comparative genomics analysis, we found components of the Psp system in many bacterial and archaeal phyla and describe that the predicted Psp systems deviate dramatically from the known prototypes. The core proteins PspA and PspC have been integrated into various (often phylum-specifically) conserved protein networks during evolution. Based on protein domain-based and gene neighborhood analyses of pspA and pspC homologs, we built a natural classification system for Psp networks in bacteria and archaea. We validate our approach by performing a comprehensive in vivo protein interaction study of Psp domains identified in the Gram-positive model organism Bacillus subtilis and found a strong interconnected protein network. Our study highlights the diversity of Psp domain organizations and potentially diverse functions across the plethora of the microbial landscape, thus laying the ground for studies beyond known Psp functions in underrepresented organisms

FlhE functions as a chaperone to prevent formation of periplasmic flagella in Gram-negative bacteria

Abstract The bacterial flagellum, which facilitates motility, is composed of ~20 structural proteins organized into a long extracellular filament connected to a cytoplasmic rotor-stator complex via a periplasmic rod. Flagellum assembly is regulated by multiple checkpoints that ensure an ordered gene expression pattern coupled to the assembly of the various building blocks. Here, we use epifluorescence, super-resolution, and transmission electron microscopy to show that the absence of a periplasmic protein (FlhE) prevents proper flagellar morphogenesis and results in the formation of periplasmic flagella in Salmonella enterica. The periplasmic flagella disrupt cell wall synthesis, leading to a loss of normal cell morphology resulting in cell lysis. We propose that FlhE functions as a periplasmic chaperone to control assembly of the periplasmic rod, thus preventing formation of periplasmic flagella

Issledovanie effektivnosti i bezopasnosti primeneniya pervogo bespikovogo analoga chelovecheskogo insulina dlitel'nogo deystviya lantus (glargin) u detey i podrostkov

Цель. Изучение эффективности и безопасности применения инсулина Лантус у детей и подростков, больных сахарным диабетом. Материалы и методы. В исследование вошло 49 человек. Все больные исследовали гликемический профиль в течение 2 сут. до перевода на Лантус, а после перевода ? в соответствии с предложенным алгоритмом: по два 8-точечных профиля еженедельно в течение 1-го мес, по 2 профиля в 2 нед. в течение 2-го и 3-го мес. и по 2 профиля в месяц на протяжении оставшихся трех мес. Уровень гликированного гемоглобина определяли до перевода на Лантус, через 3 и 6 мес. Биохимический анализ крови и титр IAA исследовался исходно и через 6 мес. Результаты. Тяжелых гипогликемии у пациентов анализируемой группы в течение всего периода исследования не отмечалось. Было зафиксировано 38 случаев ночных гипогликемии. Документированные бессимптомные гипогликемии в течение всего периода исследования отмечены в 6 случаях. При анализе данного показателя были получены следующие результаты. 27 пациентов имели отрицательный титр антител как исходно, так и через 6 мес. исследования. У 12 обследованных пациентов отмечалось снижение уровня антител с 28 до 21 Мед. Был зафиксирован один случай болезненных ощущений в области введения инсулина, что, однако, не привело к отмене препарата. Исходный уровень НвА1с в исследуемой группе составил 9,1 ?1,5%. К 3-му мес. терапии данный показатель не претерпел существенных изменений и составил 9,3?1,8%. К окончанию исследования (через 6 мес.) отмечено статистически значимое снижение данного показателя по сравнению с исходными до 8,4?1,5%. Выводы. Использование инсулина Лантус у детей и подростков привело к достоверному снижению уровня гликированного гемоглобина при хорошей переносимости препарата и тенденции к снижению частоты гипогликемии. При переводе пациентов на инсулин Лантус достоверно снижается гликемия в ранние утренние часы. Улучшение степени метаболической компенсации при переводе на инсулин Лантус не сопровождалось увеличением суммарной суточной дозы инсулина. Удобство однократного применения Лантуса было оценено родителями и детьми, которые после окончания 6-месячного периода исследования продолжили лечение Лантусом

Otsenka stepeni kompensatsii uglevodnogo obmena i rasprostranennosti diabeticheskikh oslozhneniy u detey v vozraste do 14 let v Rossiyskoy Federatsii

Цель. Оценить степень компенсации углеводного обмена и распространеннность диабетических осложнений у детей в возрасте до 14 лет у детей в регионах Российской Федерации. Материалы и методы. До конца 2004 г. обследовано 611 детей, больных сахарным диабетом (СД), в возрасте до 14 лет. Каждый пациент проходил лабораторное и инструментальное обследование и был осмотрен врачами-специалистами. Результаты. Во всех обследованных регионах показатель гликированного гемоглобина значительно возрастал у детей старшего школьного возраста (10?14 лет). Средний уровень НвА1с в этой возрастной группе был выше 9%, что превышает средние целевые значения. Среди детей, больных сахарным диабетом, в возрасте до 10 лет включительно ни в одном из обследуемых регионов не было выявлено случаев ДР. Распространенность ДР в старшей возрастной группе (10?14 лет) варьировала от 0% до 12,1%. Скрининг распространенности диабетической полинейропатии (ДП) показал наличие данного осложнения у детей дошкольного возраста в 2 регионах ? Свердловской (11,1%) и Нижегородской областях (10,0%). Высокий процент детей с повышенным уровнем МАУ отмечался не только среди детей старшего школьного возраста, но уже среди дошкольников. Заключение. Средний уровень НвА1с у больных СД детей в возрасте до 6 лет колебался от 7,46?0,33% до 9,65?0,63%, у детей от 7 до 9 лет ? от 8,37?0,31% до 9,24?0,30%; у детей 10?14 лет ? от 9,36?0,23% до 10,66?0,23%. Распространенность диабетических осложнений выше в старшей возрастной группе во всех обследованных регионах. Средний возраст детей на момент диагностики диабетических осложнений варьирует от 10,0?1,5 лет до 14,0?0,8 лет; средняя длительность сахарного диабета ? от 3,3?1,5 года до 10,7?1,5 лет. Имеют место расхождения между данными скрининга и данными региональных регистров в сторону как гипердиагностики, так и недостаточной диагностики диабетических осложнений

Beta-Hydroxybutyrate Mitigates Sensorimotor and Cognitive Impairments in a Photothrombosis-Induced Ischemic Stroke in Mice

The consequences of stroke include cognitive deficits and sensorimotor disturbances, which are largely related to mitochondrial impairments in the brain. In this work, we have shown that the mimetic of the ketogenic diet beta-hydroxybutyrate (βHB) can improve neurological brain function in stroke. At 3 weeks after photothrombotic stroke, mice receiving βHB with drinking water before and after surgery recovered faster in terms of sensorimotor functions assessed by the string test and static rods and cognitive functions assessed by the Morris water maze. At the same time, the βHB-treated mice had lower expression of some markers of astrocyte activation and inflammation (Gfap, Il-1b, Tnf). We hypothesize that long-term administration of βHB promotes the activation of the nuclear factor erythroid 2-related factor 2/antioxidant response element (Nrf2/ARE) pathway, which leads to increased expression of antioxidant genes targeting mitochondria and genes involved in signaling pathways necessary for the maintenance of synaptic plasticity. βHB partially maintained mitochondrial DNA (mtDNA) integrity during the first days after photothrombosis. However, in the following three weeks, the number of mtDNA damages increased in all experimental groups, which coincided with a decrease in Ogg1 expression, which plays an important role in mtDNA repair. Thus, we can assume that βHB is not only an important metabolite that provides additional energy to brain tissue during recovery from stroke under conditions of mitochondrial damage but also an important signaling molecule that supports neuronal plasticity and reduces neuroinflammation

Risk razvitiya sakharnogo diabeta 1 tipav populyatsii bashkir(po dannym HLA-genotipirovaniya)

Цель. Анализ риска развития СД 1 типа в популяции башкир, связанного с наличием предрасполагающих и протективных аллелей DQA1 и DQB1 генов HLA-системы. Материалы и методы. Работа проводилась в рамках Федеральной целевой программы ?Сахарный диабет? и является фрагментом проекта ?Скрининг осложнений сахарного диабета и оценка эффективности лечебной помощи больным?, проводимого совместно с фирмой ново Нордиск? (Дания). Обследована этническая группа башкир, больных СД 1 типа, которая включала 37 детей и 13 взрослых, из них мужчин ? 21, женщин ? 29. Контрольная группа башкир составила 57 человек. Средний возраст в группе обследования и контрольной группе не различался. Идентификация национальной принадлежности проводилась путем изучения родословной. HLA генотипирование проводили методом мультипраймерной полимеразной цепной реакции по трем генам DRB1, DQA1, DQB1. Результаты. При сравнительном анализе распространенности DRB1 аллелей среди башкир установлено, что ее значения достоверно выше у больных СД 1 типа, чем в группе контроля без диабета, для DRB1*17(03) и DRB1*04. По результатам сравнительного анализа DQA1 аллелей высокие показатели распространенности среди башкир, больных СД 1 типа, имели DQA1*0301 (64% у больных и 17,5% в группе контроля) и DQA1*0501 (60% у больных, в группе контроля 38,6%). При сравнительном анализе DQB1 аллелей в популяции башкир наблюдались значительные различия в показателях распространенности аллелей DQB1*0201, DQB1*0301, DQB1*0302, DQB1*0602-8. Сравнительный анализ показателей распространенности гаплотипов HLA DQA1 ? DQB1 в популяции башкир показал, что достоверно выше ее значения в группе больных СД 1 типа, чем в группе контроля для HLA DQA1*0301 ? DQB1*0302 и DQA1*0501 ? DQB1*0201. Выводы. Генотипирование аллелей HLA ? DRB1, HLA ? DQA1, HLA ? DQB1 в популяции башкир, больных СД 1 типа, и лиц без диабета позволило установить их значимость в отношении риска заболевания в этой этнической группе. Достоверно более высокий риск развития СД 1 типа у башкир, как и в других этнических группах, ассоциирован с аллелями DRB1*04, DQA1*0301, DQB1*0302. Выявлены некоторые особенности в отношении аллеля DQA1*0201, который в популяции бурят обладает предрасполагающим характером, повышая риск развития СД 1 типа; у башкир аналогичных данных не получено. Среди гаплотипов у башкир выявлены те же маркеры риска развития СД 1 типа, что и в других этнических группах. Наиболее высокий риск развития СД 1 типа в популяции башкир определяется гаплотипами DQA1*0301 ? DQB1*0302, DRB1*04 ? DQB1*0302 и DRB1*04 ? DQA1*0301 ? DQB1*0302. Башкиры в отличие от русских имеют достоверно более высокий риск развития СД 1 типа при наличии классических? гаплотипов: DRB1*17(03) ? DQA1*0501, DRB1*17(03) ? DQB1*0201, DQA1*0501 ? DQB1*0201

Cross Talk between Chemosensory Pathways That Modulate Chemotaxis and Biofilm Formation

In many bacteria, two or more homologous chemosensory pathways control several cellular functions, such as motility and gene regulation, in response to changes in the cell’s microenvironment. Cross talk between signal transduction systems is poorly understood; while generally it is considered to be undesired, in some instances it might be beneficial for coregulation of complex behaviors. We demonstrate that several receptors from the pathway controlling motility can physically interact with downstream components of the pathway controlling biofilm formation. We further show that a kinase from the pathway controlling motility can also phosphorylate a response regulator from the pathway controlling biofilm formation. We propose that cross talk between two chemosensory pathways might be involved in coordination of two types of cell behavior—chemotaxis and biofilm formation.Complex chemosensory systems control multiple biological functions in bacteria, such as chemotaxis, gene regulation, and cell cycle progression. Many species contain more than one chemosensory system per genome, but little is known about their potential interplay. In this study, we reveal cross talk between two chemosensory pathways that modulate chemotaxis and biofilm formation in Comamonas testosteroni. We demonstrate that some chemoreceptors that govern chemotaxis also contribute to biofilm formation and these chemoreceptors can physically interact with components of both pathways. Finally, we show that the chemotaxis histidine kinase CheA can phosphorylate not only its cognate response regulator CheY2 but also one of the response regulators from the pathway mediating biofilm formation, FlmD. The phosphoryl group transfer from CheA to CheY2 is much faster than that from CheA to FlmD, which is consistent with chemotaxis being a fast response and biofilm formation being a much slower developmental process. We propose that cross talk between chemosensory pathways may play a role in coordination of complex behaviors in bacteria