Roles of extracellular polysaccharides and biofilm formation in heavy metal resistance of rhizobia

Bacterial surface components and extracellular compounds, particularly flagella, lipopolysaccharides (LPSs), and exopolysaccharides (EPSs), in combination with environmental signals and quorum-sensing signals, play crucial roles in bacterial autoaggregation, biofilm development, survival, and host colonization. The nitrogen-fixing species Sinorhizobium meliloti (S. meliloti) produces two symbiosis-promoting EPSs: succinoglycan (or EPS I) and galactoglucan (or EPS II). Studies of the S. meliloti/alfalfa symbiosis model system have revealed numerous biological functions of EPSs, including host specificity, participation in early stages of host plant infection, signaling molecule during plant development, and (most importantly) protection from environmental stresses. We evaluated functions of EPSs in bacterial resistance to heavy metals and metalloids, which are known to affect various biological processes. Heavy metal resistance, biofilm production, and co-culture were tested in the context of previous studies by our group. A range of mercury (Hg II) and arsenic (As III) concentrations were applied to S. meliloti wild type strain and to mutant strains defective in EPS I and EPS II. The EPS production mutants were generally most sensitive to the metals. Our findings suggest that EPSs are necessary for the protection of bacteria from either Hg (II) or As (III) stress. Previous studies have described a pump in S. meliloti that causes efflux of arsenic from cells to surrounding culture medium, thereby protecting them from this type of chemical stress. The presence of heavy metals or metalloids in culture medium had no apparent effect on formation of biofilm, in contrast to previous reports that biofilm formation helps protect various microorganism species from adverse environmental conditions. In co-culture experiments, EPS-producing heavy metal resistant strains exerted a protective effect on AEPS-non-producing, heavy metal-sensitive strains; a phenomenon termed “rescuing” of the non-resistant strain.Fil: Nocelli, Natalia Estefanía. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Bogino, Pablo Cesar. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Banchio, Erika. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Giordano, Walter Fabian. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentin

Self-assembled nanostructures of L-ascorbic acid alkyl esters support monomeric amphotericin B

Amphotericin B (AmB) is a highly effective antimicrobial, with broad antimycotic and antiparasitic effect. However, AmB poor water-solubilisation and aggregation tendency limits its use for topical applications. We studied the capacity of nanostructures formed by alkyl esters of L-ascorbic acid (ASCn) to solubilise AmB and tested the relationship between the prevalence of the monomeric form of AmB and its effectiveness as antimicrobial agent.Fil: Nocelli, Natalia Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; ArgentinaFil: Zulueta Díaz, Yenisleidy de Las Mercedes. Universidad Nacional de Córdoba; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Millot, Marine. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Colazo, María Luz. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; ArgentinaFil: Vico, Raquel Viviana. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; ArgentinaFil: Fanani, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentin

Componentes de superficie celular de Rizobios y su impacto en la supervivencia y adhesión bacteriana

Los componentes bacterianos de la superficie y los compuestos extracelulares, en particular flagelos, lipopolisacáridos (LPS) y exopolisacáridos (EPS), en combinación con señales ambientales y señales de detección de quórum sensing, desempeñan un papel crucial en la autoagregación bacteriana, el desarrollo de biopelículas, la supervivencia frente a diferentes tipos de estrés y la colonización del huésped. La especie fijadora de nitrógeno Sinorhizobium meliloti (S. meliloti) produce dos EPS que promueven la simbiosis: succinoglicano (o EPS I) y galactoglucano (o EPS II). Los estudios del sistema modelo de simbiosis de S. meliloti / alfalfa han revelado numerosas funciones biológicas de las EPS, incluida la especificidad del huésped, la participación en las etapas tempranas de la infección de la planta huésped, la molécula de señalización durante el desarrollo de la planta y la protección contra el estrés ambiental. En el presente trabajo se evaluó, las funciones de los EPS, en la resistencia bacteriana a metales pesados y metaloides, que se sabe que afectan a varios procesos biológicos, y el rol en la coagregación intergenérica de estos polímeros con otras rizobacteriasLa presencia de metales pesados o metaloides en el medio de cultivo no tuvo un efecto aparente en la formación de biofilm, en contraste con informes anteriores de que la formación de biofilm ayuda a proteger a varias especies de microorganismos de condiciones ambientales adversas. En experimentos de co-cultivo, las cepas resistentes a metales pesados que producen EPS ejercen un efecto protector sobre las cepas sensibles a metales pesados no productoras de EPS, o mutantes en LPS y flagelo; produciendo un fenómeno denominado "rescate" de la cepa no resistente.En el estudio del rol en la coagregación intergenérica con otras rizobacterias que comparten el mismo nicho ecológico como Pseudomonas fluorescens, Azospirillum brasilense y Burkholderia sp. Se evidencio que las cepas productoras EPS II, producen una mayor coagregación en comparación con aquellas cepas incapaces de producir EPS II. En consecuencia, se concluyó que las cepas de S. meliloti productoras de EPS II juegan un papel importante tanto como mecanismo de resistencia a la exposición de metales tóxicos, como en el proceso de agregación con diferentes bacterias rizosféricas. Este exopolisacárido puede ser un factor clave para que los microorganismos comiencen el desarrollo de biopelículas en la naturaleza. Además, esta molécula podría considerarse como un posible conector universal con varias propiedades relevantes a nivel ecológico, biotecnológico y agroproductivo.Fil: Nocelli, Natalia Estefanía. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; Argentin

What can we learn about amphiphile-membrane interaction from model lipid membranes?

Surface-active amphiphiles find applications in a wide range of areas of industry such as agrochemicals, personal care, and pharmaceuticals. In many of these applications, interaction with cell membranes is a key factor for achieving their purpose. How do amphiphiles interact with lipid membranes? What are their bases for membrane specificity? Which biophysical properties of membranes are susceptible to modulation by amphiphilic membrane-effectors? What aspects of this interaction are important for performing their function? In our work on membrane biophysics over the years, questions like these have arisen and we now share some of our findings and discuss them in this review. This topic was approached focusing on the membrane properties and their alterations rather than on the amphiphile structure requirements for their interaction. Here, we do not aim to provide a comprehensive list of the modes of action of amphiphiles of biological interest but to help in understanding them.Fil: Fanani, Maria Laura. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Nocelli, Natalia Estefanía. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Zulueta Díaz, Yenisleidy de Las Mercedes. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Biológica; Argentin

Genotypic analysis of isolated peanut-nodulating rhizobial strains reveals differences among populations obtained from soils with different cropping histories

Peanut (Arachis hypogaea) is one of the most important crops of Córdoba province, Argentina; however, knowledge of the genetic diversity of peanut-nodulating rhizobial populations is fragmentary. In view of the importance of information on native rhizobial populations in relation to improved agricultural management practices, we performed genetic characterization of rhizobia isolated from root nodules of plants grown on soils with previous peanut cropping history (PH: Río Cuarto and Cabrera sites) vs. soils with no previous peanut cropping history (NPH: La Aguada and Chaján sites). Ten different 16S rRNA restriction fragment length polymorphism (RFLP) genotypes were obtained through combination of restriction patterns obtained with four endonucleases. Cluster analysis of genotypes gave two major groups at 80% similarity. Each group contained strains from mostly unrelated origins, indicating a genetic relationship among peanut-nodulating populations isolated from different peanut cropping systems. Furthermore, sequence analysis of the 16S rRNA gene demonstrated identity of isolates with strains of the genus Bradyrhizobium, and phylogenetic association among rhizobial populations from sites with different peanut cropping histories. Diversity indexes estimated for RFLP genotypes showed that populations obtained from PH soils were less diverse than those from NPH soils, suggesting that the presence of the legume results in selection of particular rhizobial strains. Higher polymorphism and diversity were revealed by enterobacterial repetitive intergenic consensus (ERIC)-PCR analysis. Peanut strains clustered at very low levels of similarity (55%). Populations of different origins clustered together, although at elevated genetic distance. ERIC-PCR results indicated the presence of different rhizobial populations in soils of Córdoba province.Fil: Nievas, Fiorela Lujan. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Bogino, Pablo Cesar. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Nocelli, Natalia Estefanía. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; ArgentinaFil: Giordano, Walter Fabian. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ciencias Exactas Fisicoquímicas y Naturales. Departamento de Biología Molecular; Argentin

L-ascorbic acid alkyl esters action on stratum corneum model membranes: an insight into the mechanism for enhanced skin permeation

L-ascorbic acid alkyl esters (ASCn) are lipophilic forms of vitamin C, which act as skin permeation enhancers. We investigated the physical changes induced by incorporating ASCn into stratum corneum (SC) lipid membranes and correlated this with the mechanism proposed in the literature for skin permeation enhancement phenomena. We used lipid monolayers to explore the 2D structure and elasticity of the lipid-enhancer systems. As a comparison, the classic permeation enhancer, oleic acid (OA) and the non-enhancer analogue stearic acid (SA) were analysed. The incorporation of ASCn or OA into SC membranes resulted in more liquid-like films, with a dose-dependent lowering of the compressibility modulus. Brewster angle microscopy (BAM) evidenced partial miscibility of the enhancer with SC lipid components, stabilising the liquid-expanded phase. At the nanoscale, AFM showed that SC lipids form heterogeneous membranes, which underwent structural alterations after incorporating ASCn and fatty acids, such as SA and OA. The lower, cholesterol-enriched phase appears to concentrate the enhancers, whilst the higher ceramide-enriched phase concentrated the non-enhancer SA. Our results and previously reported pieces of evidence indicate a strong pattern in which the rheological properties of SC lipid films are determinant for skin permeation phenomena.Fil: de las Mercedes Zulueta Díaz, Yenisleidy. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Menghi, Karen. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; ArgentinaFil: Guerrero, Maria Laura. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; ArgentinaFil: Nocelli, Natalia Estefanía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; ArgentinaFil: Fanani, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentin