NifB and NifEN protein levels are regulated by ClpX2 under nitrogen fixation conditions in Azotobacter vinelandii

The major part of biological nitrogen fixation is catalysed by the molybdenum nitrogenase that carries at its active site the iron and molybdenum cofactor (FeMo-co). The nitrogen fixation (nif) genes required for the biosynthesis of FeMo-co are derepressed in the absence of a source of fixed nitrogen. The nifB gene product is remarkable because it assembles NifB-co, a complex cluster proposed to comprise a [6Fe-9S-X] cluster, from simpler [Fe-S] clusters common to other metabolic pathways. NifB-co is a common intermediate of the biosyntheses of the cofactors present in the molybdenum, vanadium and iron nitrogenases. In this work, the expression of the Azotobacter vinelandii nifB gene was uncoupled from its natural nif regulation to show that NifB protein levels are lower in cells growing diazotrophically than in cells growing at the expense of ammonium. A. vinelandii carries a duplicated copy of the ATPase component of the ubiquitous ClpXP protease (ClpX2), which is induced under nitrogen fixing conditions. Inactivation of clpX2 resulted in the accumulation of NifB and NifEN and a defect in diazotrophic growth, especially when iron was in short supply. Mutations in nifE, nifN and nifX or in nifA also affected NifB accumulation, suggesting that NifB susceptibility to degradation might vary during its catalytic cycle.Fil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas; EspañaFil: Curatti, Leonardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones En Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Hernandez, Jose A.. Midwestern University; Estados UnidosFil: Rubio, Luis M.. Centro de Biotecnología y Genómica de Plantas; Españ

Mecanismos de respuestas a estreses ambientales: en busca del aumento de la productividad de cultivos de interés agronómico

En su ambiente natural, las plantas están expuestas frecuentemente a condicionesambientales desfavorables para su crecimiento y desarrollo, causadas por diferentes factoresclimáticos (temperaturas extremas, sequía, inundación, aumento de la salinidad de los suelos).Dichos factores constituyen la principal causa de la disminución de la productividad de loscultivos de interés agronómico. Por otra parte, hay una necesidad actual de incrementar las áreascultivables, desplazándose a zonas menos favorables y por lo tanto, menos productivas.Desde hace más de dos décadas, nuestro grupo de investigación se ha enfocado en el estudiode las complejas respuestas de las plantas a diferentes estreses ambientales, con el objetivo deidentificar puntos regulatorios que permitan generar herramientas para la obtención de cultivosque resulten más tolerantes a sequía, temperaturas extremas y salinidad. En la actualidad laslíneas de investigación están enfocadas hacia el estudio de la interrelación entre el metabolismodel carbono y del nitrógeno y su vinculación con los distintos fenómenos ambientales adversos,haciendo énfasis en la comprensión de los caminos de señalización que involucran azúcares yreguladores de crecimiento. La identificación de los genes involucrados en dichas vías detransducción de señales que afecten la tolerancia de la planta frente a los estreses abióticos va apermitir diseñar estrategias para ser usadas en el mejoramiento de cultivos de interés.Fil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; Argentina. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas; ArgentinaFil: Lechner, Sonia Leandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; Argentina. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas; ArgentinaFil: Martin, María Victoria. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; Argentina. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas; ArgentinaFil: Aznar, Nestor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; Argentina. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas; ArgentinaFil: Salerno, Graciela Lidia. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; Argentin

Sublethal effects of acaricides and Nosema ceranae infection on immune related gene expression in honeybees

Nosema ceranae is an obligate intracellular parasite and the etiologic agent of Nosemosis that affects honeybees. Beside the stress caused by this pathogen, honeybee colonies are exposed to pesticides under beekeeper intervention, such as acaricides to control Varroa mites. These compounds can accumulate at high concentrations in apicultural matrices. In this work, the effects of parasitosis/acaricide on genes involved in honeybee immunity and survival were evaluated. Nurse bees were infected with N. ceranae and/or were chronically treated with sublethal doses of coumaphos or tau-fluvalinate, the two most abundant pesticides recorded in productive hives. Our results demonstrate the following: (1) honeybee survival was not affected by any of the treatments; (2) parasite development was not altered by acaricide treatments; (3) coumaphos exposure decreased lysozyme expression; (4) N. ceranae reduced levels of vitellogenin transcripts independently of the presence of acaricides. However, combined effects among stressors on imagoes were not recorded. Sublethal doses of acaricides and their interaction with other ubiquitous parasites in colonies, extending the experimental time, are of particular interest in further research work.Fil: Garrido, Paula Melisa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Cs. Exactas y Naturales. Centro de Investigación en Abejas Sociales; ArgentinaFil: Porrini, Martín Pablo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Cs. Exactas y Naturales. Centro de Investigación en Abejas Sociales; ArgentinaFil: Antúnez, karina. Instituto de Investigaciones Biológicas "Clemente Estable"; UruguayFil: Branchiccela, Belén. Instituto de Investigaciones Biológicas "Clemente Estable"; UruguayFil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones En Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Zunino, Pablo. Instituto de Investigaciones Biológicas "Clemente Estable"; UruguayFil: Salerno, Graciela Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones En Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Eguaras, Martin Javier. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Cs. Exactas y Naturales. Centro de Investigación en Abejas Sociales; ArgentinaFil: Ieno, Elena. Highland Statistics; Españ

Rapamycin effect on senescence and autophagy processes in human cell lines

Tanto la autofagia como la senescencia celular son procesos que, en principio, evitan el desarrollo tumoral impidiendo la proliferación de células dañadas. Sin embargo, la autofagia no siempre lleva a la muerte celular, sino que puede ser un mecanismo de supervivencia en condiciones de estrés. En cuanto a la senescencia, si bien las células no proliferan, producen factores de crecimiento que contribuyen a la proliferación de células vecinas. La rapamicina es un conocido inmunosupresor utilizado en pacientes con transplantes de órganos, que inhibe la cascada de transducción de señal mTOR, principal vía que censa el estado energético y nutricional de la célula, permite la síntesis de proteínas e inhibe la autofagia cuando se encuentra activa. En este trabajo se investigó la acción de rapamicina sobre estos procesos y encontramos que a dosis bajas es capaz de inducir la senescencia de una línea celular normal y a dosis altas la autofagia en una línea celular transformada. También se determinó que el oncogén RAC3 es inhibitorio de la autofagia y su expresión es inhibida por rapamicina. Estos resultados constituyen un aporte al conocimiento de los mecanismos moleculares por los cuales este fármaco puede actuar, dado que actualmente se ha focalizado el interés en su aplicación a terapias anti-tumorales.Autophagy and senescence are both processes that firstly avoid tumor development through the inhibition of proliferation of damaged cells. However, autophagy does not imply cell death, because it is also a mechanism of cell survival under stress conditions. Concerning senescence, although these cells do not proliferate, they produce growth factors that contribute to the proliferative response of other cells. Rapamycin is an immunosupressor used in transplanted patients that inhibits the mTOR transduction signal pathway. This pathway is involved in the control of the energetic and nutritional state of the cell allowing protein synthesis and inhibiting autophagy when it is active. In this paper, the action of rapamycin over these processes was investigated and we found that a low concentration of this drug induces the senescence of a normal cell line, while a higher concentration induces autophagy of a transformed cell line. We have also determined that the oncogen RAC3 inhibits autophagy and that its expression is diminished by rapamycin. Therefore, our results contribute to a better understanding of the molecular mechanisms by which this drug is effective, given the relevance of rapamycin for potential tumor therapy.Fil: Fernandez Larrosa, Pablo Nicolas. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Ruiz Grecco, Marina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Alvarado, Cecilia Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Micenmacher, Sabrina Mariel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Aguirre, Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Costas, Monica Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; ArgentinaFil: Rubio, Maria Fernanda. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Houssay. Instituto de Investigaciones Médicas. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Medicina. Instituto de Investigaciones Médicas; Argentin

Sugar Signaling Under Abiotic Stress in Plants

When plants encounter adverse (or potentially adverse) environments, primary metabolic processes, such as growth and/or photosynthesis, are, in general, rapidly affected, and the effect depends on the type and magnitude of stress (Arbonaet al., 2017). For example, water deficit and low temperature directly inhibit growth, whereas low irradiance directly reduces the photosynthetic rate. The imbalance between carbon fixation and consumption leads to altered sugar levels in cells.It is thus not surprising that plants have evolved mechanisms that enable them to get information from hazardous environments through the concentration of certain sugars. Not every sugar has been attributed a signaling role in plant stress,but there is compelling evidence that at least glucose (Glc), fructose (Fru), sucrose (Suc), and trehalose-6-P (T6P) may fulfill this role (Van den Ende and El-Esawe, 2014; Li and Sheen, 2016; Sami et al., 2016; Ceusters et al., 2017).Sugar levels are perceived through sugar sensors that initiate a signaling cascade ultimately resulting in altered gene expression and protein modification. Upon these changes, plants may respond to a specific stressful condition and throughthis response may improve their chance of success. Many of the sugar-mediated responses do not occur in an independent manner, but rather are orchestrated with other endogenous or environmental stimuli. Two large signaling networks thatessentially correspond to metabolically opposite situations have been identified. One of them corresponds to low carbon availability, this is, when C fixation is more affected than consumption or growth: the SnRK family-signaling network (Broeckx etal., 2016). The other corresponds to high C availability, when growth is more affected than photosynthesis: target of rapamycin (TOR) signaling network (Baena-González and Hanson, 2017).Variation in sugar levels is associated not only with stressful environments, but also with normal functioning (i.e., day/night cycles). Accordingly, a large array of Arabidopsis genes (at least 10%) is sugar responsive (Cramer et al., 2011).Therefore, at first glance sugar signaling might appear as a rather unspecific way of responding to external stimuli. To solve this query, plants have evolved complex interplays with stress-related hormones, such as abscisic acid (ABA) and ethylene,as well as with direct environmental stimuli, such as light or mineral nutrients. Furthermore, not all abiotic stresses may be associated with C imbalance. Mechanical stress resulting in plant wounding may also elicit specific sugar-mediated plantresponses to ameliorate plant status and to prevent pathogen infection.In this chapter, we summarize the present status of knowledge about sugar roles in plant responses to abiotic stresses, indicating.Fil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Tognetti, Jorge Alberto. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias; Argentin

Sucrose signaling in plants: A world yet to be explored

The role of sucrose as a signaling molecule in plants was originally proposed several decades ago. However, recognition of sucrose as a true signal has been largely debated and only recently this role has been fully accepted. The best-studied cases of sucrose signaling involve metabolic processes, such as the induction of fructan or anthocyanin synthesis, but a large volume of scattered information suggests that sucrose signals may control a vast array of developmental processes along the whole life cycle of the plant. Also, wide gaps exist in our current understanding of the intracellular steps that mediate sucrose action. Sucrose concentration in plant tissues tends to be directly related to light intensity, and inversely related to temperature, and accordingly, exogenous sucrose supply often mimics the effect of high light and cold. However, many exceptions to this rule seem to occur due to interactions with other signaling pathways. In conclusion, the sucrose role as a signal molecule in plants is starting to be unveiled and much research is still needed to have a complete map of its significance in plant function.Fil: Tognetti, Jorge Alberto. Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias. Departamento de Producción Vegetal; . Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comisión de Investigaciones Científicas; ArgentinaFil: Pontis, Horacio Guillermo. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Parque Centenario. Instituto de Investigaciones en Biociencias Agrícolas y Ambientales; ArgentinaFil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Fundación para Investigaciones Biológicas Aplicadas; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Parque Centenario. Instituto de Investigaciones en Biociencias Agrícolas y Ambientales; Argentin

Different sugars excert not overlapping effects on the growth regulation of Arabidopsis Thaliana

Sugars are not only energy sources, but also important molecular signals that regulate growth, development, and response to environmental stresses. In plants, sucrose (Suc) is the main sugar for systemic transport and a specific signaling pathway for this disaccharide has been described. Although, the underpin sensor and mechanism are still unknown. Besides, it was proposed than Suc could be an antioxidant metabolite, especially when it is present at high concentrations, acting as ROS scavenger. On the other hand, glucose (Glc) is sensed through dependent and independent mechanisms of hexokinase. To gain insights into these subjects, we studied the effects of different sugars on the activation of root meristems (RAM) and redox homeostasis in Arabidopsis thaliana. The results showed that exogenous Suc and Glc differently induced the root growth, and fructose in a minor extent, depending on their concentrations. In contrast, trehalose (Tre) was not able to affect the root length. Besides, endogenous increment of Tre/Tre-P levels using a trehalase inhibitor, validamycin-A, did not induce the quiescent meristem. To test the putative protective role of sugars, we analyzed the effect of the different sugars on the inhibition of RAM produced by oxidative stress. The data indicated that only the addition of Suc could override the negative effect of methyl-viologen on root growth. Moreover, we measured the activity of Target Of Rapamycin (TOR), a master integrator of external and internal signals that regulates growth and development in eukaryotes. Results revealed differences on the kinase activity in seedlings grown with distinct sugars. In summary, we propose that sugars regulate growth differently, being their nature and concentration crucial for the effect, through a diverse action on ROS homeostasis. Supported by CONICET, ANPCyT (PICT2014-551, PICT2016-0173), UNMdP (EXA841/17, EXA947/19) and FIBA.Fil: Pereyra, Cintia Mariana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Rodriguez, Marianela Soledad. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Córdoba. Estación Experimental Agropecuaria Manfredi; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaJoint LV Annual SAIB Meeting and XIV PABMB CongressSaltaArgentinaSociedad Argentina en Bioquímica y Biología Molecula

Presence of inulin in sunflower (Helianthus annuus L.) grown under high irradiance

Fructans are important polysaccharides synthesized from sucrose which are present in about 12–15% of angiosperms. Sunflower (Helianthus annuus L.) is considered a non-fructan bearing plant even though its close relative, Helianthus tuberosus, accumulates the inulin type of the polymer in large amounts. Previous work suggested that putative fructan-synthesizing enzymes may be expressed in sunflower, but only very limited amounts of the trisaccharide isokestose were found in stems of plants storing high levels of sucrose due to capitulum removal. The present work is aimed at investigating whether intact sunflower plants may indeed synthesize fructans in any of its parts when grown in conditions that favor sucrose availability. Plants were grown in the field at a low density, resulting in a high light availability and low competition for resources, in comparison with controls (usual crop planting density). Plants were harvested at anthesis. Thinned treatment led to an increase in carbohydrates level especially in the capitulum. Carbohydrates analysis of this tissue in thinned plants revealed, for the first time in this species, the presence of inulin-type fructans. The amount of each member of the series appeared to decline starting from isokestose, being DP = 15 the longest fructan detected. Results suggest that, in sunflower, fructans could be synthesized only when sucrose availability exceeds a high threshold, which may not be attained under usual growing conditions. Given the relationship between fructans and tolerance to abiotic stresses including drought, the present finding opens a new perspective for breeding and management of this crop.Fil: Dosio, Guillermo Aníbal Adrián. Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Desarrollo Agroalimentario y Agroenergético Sostenible - Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Desarrollo Agroalimentario y Agroenergético Sostenible; ArgentinaFil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: García, Leonela Analía. Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Desarrollo Agroalimentario y Agroenergético Sostenible - Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Desarrollo Agroalimentario y Agroenergético Sostenible; ArgentinaFil: Giorgi, María Eugenia. Consejo Nacional de Investigaciones Cientificas y Tecnicas. Oficina de Coordinacion Administrativa Ciudad Universitaria. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Subsede del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono. Subsede del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono; ArgentinaFil: Tognetti, Jorge Alberto. Comisión de Investigaciones Científicas de la Provincia de Buenos Aires. Instituto de Desarrollo Agroalimentario y Agroenergético Sostenible - Universidad Nacional de Mar del Plata. Facultad de Ciencias Agrarias. Instituto de Desarrollo Agroalimentario y Agroenergético Sostenible; Argentin

Ancient signal for nitrogen status sensing in the green lineage: Functional evidence of CDPK repertoire in Ostreococcus tauri

Calcium-dependent protein kinases (CDPKs) regulate plant development and many stress signalling pathways through the complex cytosolic [Ca2+] signalling. The genome of Ostreococcus tauri (Ot), a model prasinophyte organism that is on the base of the green lineage, harbours three sequences homologous to those encoding plant CDPKs with the three characteristic conserved domains (protein kinase, autoregulatory/autoinhibitory, and regulatory domain). Phylogenetic and structural analyses revealed that putative OtCDPK proteins are closely related to CDPKs from other Chlorophytes. We functionally characterised the first marine picophytoeukaryote CDPK gene (OtCDPK1) and showed that the expression of the three OtCDPK genes is up-regulated by nitrogen depletion. We conclude that CDPK signalling pathway might have originated early in the green lineage and may play a key role in prasinophytes by sensing macronutrient changes in the marine environment.Fil: Caló, Gonzalo Federico. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Scheidegger, Dana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Martínez Noël, Giselle María Astrid. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; ArgentinaFil: Salerno, Graciela Lidia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Mar del Plata. Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Biotecnología; Argentin