Early immune innate hallmarks and microbiome changes across the gut during Escherichia coli O157: H7 infection in cattle

The zoonotic enterohemorrhagic Escherichia coli (EHEC) O157: H7 bacterium causes diarrhea, hemorrhagic colitis, and hemolytic uremic syndrome (HUS) in humans. Cattle are primary reservoirs and EHEC O157: H7; the bacteria predominately inhabit the colon and recto-anal junctions (RAJ). The early innate immune reactions in the infected gut are critical in the pathogenesis of EHEC O157: H7. In this study, calves orally inoculated with EHEC O157: H7 showed infiltration of neutrophils in the lamina propria of ileum and RAJ at 7 and 14 days post-infection. Infected calves had altered mucin layer and mast cell populations across small and large intestines. There were differential transcription expressions of key bovine β defensins, tracheal antimicrobial peptide (TAP) in the ileum, and lingual antimicrobial peptide (LAP) in RAJ. The main Gram-negative bacterial/LPS signaling Toll-Like receptor 4 (TLR4) was downregulated in RAJ. Intestinal infection with EHEC O157: H7 impacted the gut bacterial communities and influenced the relative abundance of Negativibacillus and Erysipelotrichaceae in mucosa-associated bacteria in the rectum. Thus, innate immunity in the gut of calves showed unique characteristics during infection with EHEC O157: H7, which occurred in the absence of major clinical manifestations but denoted an active immunological niche.Fil: Larzabal, Mariano. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Marques Da Silva, Wanderson. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Multani, Anmol. University of Calgary; CanadáFil: Vagnoni, Lucas Emilio. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Moore, Dadin Prando. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Marin, Maia Solange. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro Regional Buenos Aires Sur. Estación Experimental Agropecuaria Balcarce; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Riviere, Nahuel Agustín. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Delgado, Fernando Oscar. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Patobiología; ArgentinaFil: Vilte, Daniel Alejandro. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Patobiología; ArgentinaFil: Romero Victorica, Matias. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Ma, Tao. University Of Alberta. Faculty Of Agricultural, Life And Environmental Sciences. Departament Of Agricultural, Food And Nutritional Science.; CanadáFil: Le Guan, Luo. University Of Alberta. Faculty Of Agricultural, Life And Environmental Sciences. Departament Of Agricultural, Food And Nutritional Science.; CanadáFil: Talia, Paola Monica. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Cataldi, Angel Adrian. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación En Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Cobo, Eduardo R.. University of Calgary; Canad

Neotropical termite microbiomes as sources of novel plant cell wall degrading enzymes

In this study, we used shotgun metagenomic sequencing to characterise the microbial metabolic potential for lignocellulose transformation in the gut of two colonies of Argentine higher termite species with different feeding habits, Cortaritermes fulviceps and Nasutitermes aquilinus. Our goal was to assess the microbial community compositions and metabolic capacity, and to identify genes involved in lignocellulose degradation. Individuals from both termite species contained the same five dominant bacterial phyla (Spirochaetes, Firmicutes, Proteobacteria, Fibrobacteres and Bacteroidetes) although with different relative abundances. However, detected functional capacity varied, with C. fulviceps (a grass-wood-feeder) gut microbiome samples containing more genes related to amino acid metabolism, whereas N. aquilinus (a wood-feeder) gut microbiome samples were enriched in genes involved in carbohydrate metabolism and cellulose degradation. The C. fulviceps gut microbiome was enriched specifically in genes coding for debranching- and oligosaccharide-degrading enzymes. These findings suggest an association between the primary food source and the predicted categories of the enzymes present in the gut microbiomes of each species. To further investigate the termite microbiomes as sources of biotechnologically relevant glycosyl hydrolases, a putative GH10 endo-β-1,4-xylanase, Xyl10E, was cloned and expressed in Escherichia coli. Functional analysis of the recombinant metagenome-derived enzyme showed high specificity towards beechwood xylan (288.1 IU/mg), with the optimum activity at 50 °C and a pH-activity range from 5 to 10. These characteristics suggest that Xy110E may be a promising candidate for further development in lignocellulose deconstruction applications.Fil: Romero Victorica, Matias. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Soria, Marcelo Abel. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones en Biociencias Agrícolas y Ambientales. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Agronomía. Instituto de Investigaciones en Biociencias Agrícolas y Ambientales; ArgentinaFil: Batista García, Ramón Alberto. Universidad Autónoma del Estado de Morelos.; MéxicoFil: Ceja Navarro, Javier A.. Lawrence Berkeley National Laboratory; Estados UnidosFil: Vikram, Surendra. University of the Witwatersrand; SudáfricaFil: Ortiz, Maximiliano. University of Pretoria; SudáfricaFil: Ontañon, Ornella Mailén. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Ghio, Silvina. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Martínez Ávila, Liliana. Universidad Autónoma del Estado de Morelos.; MéxicoFil: Quintero García, Omar Jasiel. Universidad Autónoma del Estado de Morelos.; MéxicoFil: Etcheverry, Clara. Universidad Nacional del Nordeste. Facultad de Ciencias Exactas Naturales y Agrimensura. Departamento de Biología. Cátedra Biología de los Invertebrados; Argentina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas; ArgentinaFil: Campos, Eleonora. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Cowan, Donald Arthur. University of Pretoria; SudáfricaFil: Arneodo Larochette, Joel Demián. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; ArgentinaFil: Talia, Paola Monica. Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria. Centro de Investigación en Ciencias Veterinarias y Agronómicas. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Agrobiotecnología y Biología Molecular; Argentin

Neotropical termite microbiomes as sources of novel plant cell wall degrading enzymes

In this study, we used shotgun metagenomic sequencing to characterise the microbial metabolic potential for lignocellulose transformation in the gut of two colonies of Argentine higher termite species with different feeding habits, Cortaritermes fulviceps and Nasutitermes aquilinus. Our goal was to assess the microbial community compositions and metabolic capacity, and to identify genes involved in lignocellulose degradation. Individuals from both termite species contained the same five dominant bacterial phyla (Spirochaetes, Firmicutes, Proteobacteria, Fibrobacteres and Bacteroidetes) although with different relative abundances. However, detected functional capacity varied, with C. fulviceps (a grass-wood-feeder) gut microbiome samples containing more genes related to amino acid metabolism, whereas N. aquilinus (a wood-feeder) gut microbiome samples were enriched in genes involved in carbohydrate metabolism and cellulose degradation. The C. fulviceps gut microbiome was enriched specifically in genes coding for debranching- and oligosaccharide-degrading enzymes. These findings suggest an association between the primary food source and the predicted categories of the enzymes present in the gut microbiomes of each species. To further investigate the termite microbiomes as sources of biotechnologically relevant glycosyl hydrolases, a putative GH10 endo-β-1,4- xylanase, Xyl10E, was cloned and expressed in Escherichia coli. Functional analysis of the recombinant metagenome-derived enzyme showed high specificity towards beechwood xylan (288.1 IU/mg), with the optimum activity at 50 °C and a pH-activity range from 5 to 10. These characteristics suggest that Xy110E may be a promising candidate for further development in lignocellulose deconstruction applications.CONICET Fellowships, the Instituto Nacional de Tecnología Agropecuaria (INTA), Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica (ANPCyT) Proyectos de Investigación Científica y Tecnológica (PICT), Conacyt and the Conacyt Fellowships.http://www.nature.com/srepam2021BiochemistryGeneticsMicrobiology and Plant Patholog