The role of apoptosis in parasitism: the case of Aphidius ervi

Endoparasitoids insect in the order Hymenoptera are natural enemies of several insect pest species. During oviposition they inject several factors, including venom, into the host, ensuring the successful development of their progeny. Furthermore, venom (maternal factor), together with teratocytes (embryonic factors), is responsible for alteration of host physiology. Parasitism by the endophagous braconid Aphidius ervi (Hymenoptera, Braconidae) has a negative impact on the reproductive activity of its host, Acyrthosiphon pisum (Homoptera, Aphididae). In this host - parasitoid system the combined action of venom, inducing apoptosis of the host germarial cell and therefore the blocking of oogenesis, and of teratocytes, responsible for host tissues extra-oral digestion mediated by the enolase-plasminogen system, induces the host castration and thus the nutritional suitability for parasitoid progeny development. The apoptotic activity of venom on host reproductive apparatus is due to a venom protein identified as a gamma-glutamyltranspeptidasee (Ae-GGT). Both in A. ervi crude venom and in the corresponding chromatographic fraction containing Ae-GGT a measurable γ-GT activity was detected. γ-GTs are enzymes playing a key role in the metabolism of glutathione (GSH) and, as observed in most organisms, they are membrane-bound heterodimers formed by a large and a small subunit, which originate by post-translational processing of a single-chain precursor. The in vitro expression of Ae-GGT in insect cells confirmed the occurrence of the expected post-translational processing, and demonstrated that, unlike other γ-GTs, this protein, is secreted in the extracellular environment. The ability of this venom protein to induce apoptosis in the host ovarioles is probably due to an alteration of the GSH metabolism and a consequent oxidative stress

Molecular pathways shared between host-parasitoid interaction in insect and other animals: The case of teratocyte extracellular enolase

Molecular pathways shared between host-parasitoid interaction in insect and other animals: The case of teratocyte extracellular enolase Introduction: Enolase is an ubiquitous metalloenzyme involved in the glycolytic pathway. Interestingly it appears also as a multifunctional protein. Enolases anchored on the outer surface of the plasma membrane are involved in tissue invasion mechanisms by the activation of Plasminogen. Methods: To determine the Enolase localization and its capacity to bind and activate the plasminogen, experiments of immunogold labeling, indirect immunofluorescence staining, co-localization, binding and activation in vitro assay, Duolink in situ Proximity Ligation Assay (PLA) and dot blotting assay were carried out. Furthermore the Enolase ability to degrade extracellular matrix was in vitro evaluated by a Matrix digestion assay. Results/Conclusion: We have identified an extracellular Enolase (Ae-ENO) produced by teratocytes, embryonic cells of the insect parasitoid Aphidius ervi (Hymenoptera, Braconidae). For the first time we demonstrate that Ae-ENO, although lacking a signal peptide, accumulates in cytoplasmic vesicles oriented towards the cell membrane. Ae-ENO binds and activates a plasminogen-like molecule inducing digestion of the host tissue and thereby ensuring successful parasitism. The results support the hypothesis of the existence of plasminogen-like proteins in invertebrates and their activation through mechanisms involving the surface enolase/fibrinolytic system that until now seemed to be exclusively found in vertebrates, and that is conserved across species. These findings also suggest that Ae-ENO is a novel and unique example of gene sharing in insects

The effect of Leptomastix dactylopii parasitism and venom injection on host Planococcus citri

10One of the major alterations observed in mealybug Planococcus citri parasitized by Leptomastix dactylopii is a strong reduction of laid eggs, which is evident soon after parasitization. Venom injection in unparasitized hosts determines a drastic reduction of fecundity indicating that this female secretion injected at the oviposition plays a key-role in host regulation. In order to assess the impact of parasitism and venom injection on host reproductive tissues, ovaries were dissected at different time intervals after these treatments and observed by light and transmission electron microscopy. The developing eggs showed clear symptoms of degeneration, already half an hour after parasitization or venom injection. Heat and protease treatments of venom nearly suppressed its effects on host reproduction, indicating that proteins are likely responsible for the observed alterations. The electrophoretic profile of venom proteins covers a wide range of molecular masses between 15 to 200 kDa but five major bands having a molecular mass of about 27, 30, 40, 90 and 120 kDa respectively were more evident. Moreover, to establish any parasitoid preference in host selection, among the adult female mealybugs at different stages of maturation and a possible relation with fecundity reduction in the host, the parasitoid behavior was observed.openBattaglia, D.; Colella, T.; Laurino, S.; Grossi, G.; Salvia, R.; Riviello, L.; Grimaldi, A.; Congiu, T.; de Eguileor, M.; Falabella, P.Battaglia, D.; Colella, T.; Laurino, S.; Grossi, G.; Salvia, R.; Riviello, L.; Grimaldi, Annalisa; Congiu, Terenzio; DE EGUILEOR, MAGDA ANNA; Falabella, P

XXV CONGRESSO NAZIONALE ITALIANO DI ENTOMOLOGIA

L’enolasi extracellulare dei teratociti di Aphidius ervi (Ae-ENO) lega e attiva una proteina Plasminogen-like inducendo la degradazione della matrice extracellulare. Lo studio delle basi molecolari delle interazioni ospite-parassitoide nel sistema biologico Acyrthosiphon pisum / Aphidius ervi ha consentito di identificare i fattori parassitari di origine materna ed embrionale, che svolgono un ruolo importante nella regolazione dell’ospite. I teratociti, cellule derivanti dalla dissociazione della serosa embrionale del parassitoide, sono responsabili di una digestione extra-orale dei tessuti dell’ospite al fine di trasformarli in un substrato immediatamente disponibile per la progenie. Sono cellule che crescono rapidamente in dimensione, diventando altamente poliploidi, e il loro ruolo di supporto nutrizionale alla larva è sostenuto dalla capacità di sintetizzare e rilasciare nell’emolinfa in particolare due proteine: una Fatty Acid Binding Protein (Ae-FABP), che media il trasporto di acidi grassi nell’emolinfa dell’ospite per renderli disponibili alla larva, e una Enolasi (Ae-ENO). Quest’ultima, oltre alla normale attività di enzima glicolitico, è anche espressa sulla superficie esterna dei teratociti, sebbene la sua sequenza amminoacidica manchi del peptide segnale. Esperimenti di Immunogold labeling e Microscopia Elettronica a Trasmissione (TEM) hanno dimostrato che il trasporto dell’Ae-ENO verso la superficie dei teratociti potrebbe essere mediato da strutture esosoma-like, analogamente a quanto osservato in molti altri organismi eucarioti e procarioti. L’Ae-ENO localizzata sulla superficie cellulare dei teratociti funge da recettore di una proteina plasminogen-like presente nell’emolinfa dell’ospite A. pisum, trasformandola nella forma attiva, plasmina, responsabile della degradazione della matrice extracellulare (ECM) dell’ospite stesso. Esperimenti condotti in vitro hanno mostrato, infatti, che Ae-ENO presente sulla superficie dei teratociti interagisce con il plasminogeno umano attivandolo in plasmina in presenza del corrispondente attivatore uPA (Urokinase Plasminogen Activator). Inoltre, teratociti incubati con plasminogeno umano e uPA seminati su un supporto ECM-like, hanno dimostrato la loro capacità in vitro di degradazione della matrice extracellulare. Questi risultati supportano l'ipotesi dell’esistenza di proteine plasminogen-like negli invertebrati, la cui attivazione è mediata da un meccanismo che coinvolge una enolase extracellulare fino ad ora considerato esclusivo dei vertebrati, e che invece risulta essere conservato tra le specie. Si tratta quindi della prima dimostrazione di un processo di degradazione della ECM mediato dalla attivazione di una proteina Plasminogen-like presente nell’insetto ospite

Sequence Protein IDEntification by Randomized sequence Trascriptomic-database and Mass Spectrometry (SPIDER-TMS): a transcriptomic-proteomic integrated software for rapid identification of proteins by FTMS

The ability to identify a protein with a high probability of being correct hinges primarily on mass measurement accuracy in MS experiments and the degree of peptide sequence completeness derived from MS/MS experiments [1]. Peptide Sequence tag is very useful and accurate approach for protein identification based on tandem mass spectrometry data from one or more peptides [2] but it needs highly specialized personnel and employs the use of several steps with high time-consuming. For peptide or protein identification based upon MS/MS, several algorithms have been described in the literature [3-5]. Here we present a user-friendly bioinformatic platform, named Sequence Protein IDEntification by Randomized Sequence Database and Transcriptome-Mass Spectrometry (SPIDER-TMS), able to cross huge amount of transcriptomic and proteomic data. The software offers the possibility of providing in output directly part of the amino acid sequence of a protein, sufficient to obtain an unequivocal identification, starting from MS/MS data. Simultaneously it translates thousands of nucleotide sequences in corresponding amino acid sequences in order to create a custom protein database. This step is required for protein identification especially in case of non-model organisms and allows correlating mass spectrometric protein data with the corresponding amino acidic sequence. The potentiality of SPIDER-TMS was tested for accuracy, rapidity and versatility on experimental MS/MS data previously interpreted manually for identification of two isoforms of Arginine Kinase proteins by bottom up-sequence tag approach (C. Labella, B. Kanawati, H. Vogel, P. Schmitt-Kopplin, S. Laurino, G. Bianco, P. Falabella. Identification of two arginine kinase forms of endoparasitoid Leptomastix dactylopii venom. J. Mass Spectrom. 2015;50:756-765). SPIDER-TMS is confirmed to be a versatile platform useful in proteomic field for unequivocal identification of proteins in a high-throughput manner with enormous advantages on time, economical resource and expertise

XXV CONGRESSO NAZIONALE ITALIANO DI ENTOMOLOGIA

Studio dei meccanismi molecolari ed analisi morfologica delle strutture coinvolte nella chemorecezione in Capnodis tenebrionis (Coleoptera, Buprestidae). Gli insetti utilizzano la percezione chimica per le interazioni con i propri simili e con l’ambiente. La percezione delle sostanze volatili, in particolare, è mediata da molecole appartenenti alle famiglie dei Recettori Olfattivi (ORs), dei Recettori Ionotropici (IRs), delle Proteine Chemosensoriali (CSPs) e delle Odorant Binding Proteins (OBPs). Il Capnodis tenebrionis (Coleoptera, Buprestidae) è fitofago di numerose rosacee arboree di notevole importanza in frutticoltura, quali albicocco, ciliegio, pesco e susino; occupa un ampio areale geografico, comprendente l'Africa settentrionale, l'Europa centrale, meridionale, orientale, le zone limitrofe al mar Nero e al mar Caspio. L’adulto consuma piccioli fogliari, corteccia dei rami e gemme, senza arrecare nocumento alla coltura. Le larve, invece, scavano gallerie sottocorticali nel cambio e nel floema, a livello del colletto e dell'apparato radicale, pregiudicando l'attività vegetativa e produttiva della pianta, fino a procurarne la morte. Il controllo del fitofago risente della mancanza di dispositivi per il monitoraggio, come della scarsità di informazione sull’ecologia chimica dell’insetto. La comprensione dei meccanismi molecolari (concentrandosi sull’isolamento, caratterizzazione funzionale e ruolo delle OBPs) e lo studio delle strutture implicate nella percezione olfattiva, possono contribuire alla descrizione di sostanze volatili attrattive o repellenti per il capnode. L’identificazione del profilo proteico è stata condotta attraverso un approccio “omico”, basato sulla costruzione ed annotazione de novo del trascrittoma, attraverso l'uso di strumenti bioinformatici specifici (Blast2GO), e sulla ricerca di trascritti che codificano per proteine coinvolte nei processi che mediano la percezione olfattiva. Successivamente, sono state individuate OBPs e altre molecole coinvolte nei meccanismi di percezione olfattiva, mediante l'utilizzo di software specifici. L’indagine sulla tipologia e distribuzione dei sensilli dei singoli antennomeri in maschio e femmina di capnode, è stata eseguita mediante microscopio elettronico a scansione (TM3000 Tabletop, Hitachi). Sulle antenne sono stati riconosciuti sensilli chetici (tre tipi), basiconici (due tipi) e celoconici. I sensilli celoconici, multipori, sono risultati spesso riuniti in fossette sulle facce parassiali e antiassiali dei flagellomeri V-XI

Conoscere i censimenti 2010-2011. Progetto di valorizzazione delle risorse umane (Progetto ValiTi/Cens)

Al fine di garantire l’esecuzione di tutte le attività censuarie programmate, l’Istat è ricorso all’acquisizione di 168 nuove risorse professionali da inserire nella Direzione centrale dei censimenti generali assumendole con contratto a tempo determinato. Per facilitare l’inserimento dei colleghi neo-assunti è stato dato vita nel periodo 2009-2011 ad un progetto di tutoring (Progetto TI/CENS). Ciascun tutor ha curato il trasferimento di esperienze e competenze al neo-assunto, in modo personalizzato e contestualizzato alla specifica realtà lavorativa dove lo stesso avrebbero operato. Questo approccio formativo ha facilitato l’inserimento di ciascuno nel contesto lavorativo e ha consentito un più rapido allineamento delle competenze, rappresentando per la Direzione una soluzione organizzativa razionale ed efficace. A due anni dalla data del primo inserimento di queste risorse in Istat, è stata avvertita la necessità di avanzare proposte per valorizzare ulteriormente la professionalità di queste risorse, tenendo conto delle esigenze organizzative dell’Ente, pertanto è stata condotta un indagine (LimeSurvey) al fine di garantire produttività e intervenire su eventuali meccanismi di esclusione e demotivazione. La riqualificazione del personale è stata condotta all'insegna dell'efficienza e dell'efficacia, con la consapevolezza che la valorizzazione delle professionalità esistenti era da considerarsi un vero e proprio investimento di risorse e come tale gestita con attenzione e responsabilità

Sequence Protein IDEntification by Randomized Sequence Database and Transcriptome-Mass Spectrometry (SPIDER-TMS): from manual to automatic application of ‘de novo sequencing’ approach

Sequence Protein IDEntification by Randomized Sequence Database and Transcriptome-Mass Spectrometry (SPIDER-TMS) software package has been developed at the University of Basilicata in Potenza (Italy) and designed to facilitate the determination of the amino acid sequence of a peptide as well as an unequivocal identification of proteins in a high-throughput manner with enormous advantages on time, economical resource and expertise. The software package is a valid tool for the automation of de novo sequencing approach overcoming the main limits and a versatile platform useful in proteomic field for unequivocal identification of proteins starting from MS/MS data. The strength of this software is that it is user-friendly and non-statistical approach, so protein identification can be considered unambiguous