Effect of Positional Inaccuracies on Multielectrode Results

We have started to investigate the consequences of various noises o the interpreted results for various multielectrode arrays. We expect, it will be possible to find out, what kinds of noise have the most effect on the resulting data. Such an investigation may lead to a better elimination of potential errors due to noises. In the first step (presented in this paper) we studied the appearance of false anomalies due to positioning errors of the electrodes. In realistic field conditions, in spite of the greatest possible care, the electrode positions contain some inaccuracy: either in case of dense undergrowth, or varied topography, or very rocky field. In all these cases, it is not possible to put the electrodes in their theoretical position. As a consequence, the position data will contain some error. The extent of such inaccuracies was exactly determined by using a laser distance meter. Then, we computed their effect on the resulting apparent- and inverted resistivity data. We carried out such a study for Wenner, Wenner-beta, pole-dipole and pole-pole arrays. In the light of our conclusions, the usual assumption about random noise seems to be an oversimplification

Az aszkorbinsav koncentráció és redox státusz szabályozása növényi sejtekben bioszintézis és intracelluláris transzport révén = The regulation of ascorbate concentration and redox state in plant cells via its biosynthesis and intracellular transport

Radioaktívan jelölt ligandok rapid filtrációja során specifikus glukóz és dehidroaszkorbát transzportot figyeltünk meg, növényi mitokondriumban. A mitokondriális légzés KCN-dal törtnő gátlása és a szétkapcsolószer 2,4-dinitrofenol nem befolyásolta a vizsgált transzportfolyamatokat. Az eredmények igazolják a mitokondriális dehidroaszkorbát és glukóz transzport meglétét, valamint azt valószínűsítik, hogy azonos, mindenesetre közeli rokonságban álló transzporterek (vagy transzportrendszerek) mediálják a két transzportfolyamatot. A mitokondrium dehidroaszkorbát redukciós képessége egyértelműnek bizonyult, továbbá jelentős aszkorbát szintet tudott fenntartani. Az inkubációs közeghez adott légzési szubsztrát szukcinát fokozta az aszkorbinsav keletkezését. A komplex I szubsztrát malát, valamint a komplex I inhibitor rotenon nem befolyásolta az aszkorbát képződést. Eredményeink összeségében arra utalnak, hogy a növényi mitokondrium légzési elektron transzfer lánca - közelebbről a II-es légzési komplex - fontos szerepet játszik a dehidroaszkorbát mitokondriális redukciójában. Kísérleteink során inveráz aktivitást találtunk frissen izolált csicsóka mitokondrium mátrix alfrakciójában. Az enzimaktivitás pH optimuma, kinetikai paraméterei, valamint inhibitor profilja alapján az újonnan leírásra került enzim a neutrális invertázok családjába sorolható. Az enzimaktivitáson felül kimutattuk szubsztrátjának, valamint termékeinek mitokondriális belső membránon keresztüli transzportját. | Ascorbate, dehydroascorbate (DHA), and glucose transport was investigated in plant mitochondria prepared from cultured BY2 tobacco cells. Using a rapid filtration method, we observed a specific glucose and dehydroascorbate transport, which was temperature and time dependent and saturable. Inhibition of mitochondrial respiration by KCN and the uncoupler 2,4-DNP did not influence the transport of the investigated compounds. The results demonstrate the presence of dehydroascorbate and glucose transport in plant mitochondria and suggest that it is mediated by the same or closely related transporter(s). Mitochondria showed clear ability to reduce DHA and to maintain a significant level of ascorbate. Ascorbate generation could be stimulated by the respiratory substrate succinate. The complex I substrate malate and the complex I inhibitor rotenone had no effect on the ascorbate generation from DHA. These results together suggest that the mitochondrial respiratory chain of plant cells - presumably complex II - plays important role in the regeneration of ascorbate from its oxidized form, DHA. Invertase activity in the mitochondrial matrix of Helianthus tuberosus tubers was demonstrated. The pH optimum, the kinetic parameters and the inhibitor profile of the invertase activity indicated that it belongs to the neutral invertases. In accordance with this topology, transport activities responsible for the mediation of influx/efflux of substrate/products were shown and characterized

Cell death in plant protection: improving the security of food supply by the means of molecular biology

An important topic in agriculture is the protection of plants against biotic stresses caused by pathogens and abiotic stresses caused by environmental factors. Traditionally, chemical pesticides are used to protect against pathogens, but they can be harmful to the environment and to our health. Thus, there is a strong need to replace them with environmentally friendly substances. Promising biopesticides could be the elicitor harpin proteins studied by our research group. These proteins induce immune responses in plants without an actual pathogen infection, thus increasing their resistance against them. Other beneficial effects of harpins have also been described, such as more intensive growth or higher yields. The mechanisms of action of these proteins are not yet fully elucidated. However, a better understanding could help develop more effective biopesticides. As the average temperature of the Earth rises, ferroptosis-like cell death induced by heat stress may also play an increasingly important role. Although this form of cell death was first described in 2017, its exact molecular mechanism is still unknown. Our results reviewed here suggest that reactive carbonyl species, including acrolein, may play a mediator role in it. Based on the literature, ferroptosis-like cell death is also involved in the hypersensitive response due to pathogen attack, so a better understanding of the cell death process may help protect plants against biotic and abiotic stresses

The inter-relationship of ascorbate transport, metabolism and mitochondrial, plastidic respiration.

Abstract Significance: Ascorbate, this multifaceted small molecular weight carbohydrate derivative, plays important roles in a range of cellular processes in plant cells, from the regulation of cell cycle, through cell expansion and senescence. Beyond these physiological functions, ascorbate has a critical role in responses to abiotic stresses, such as high light, high salinity, or drought. The biosynthesis, recycling, and intracellular transport are important elements of the balancing of ascorbate level to the always-changing conditions and demands. Recent Advances: A bidirectional tight relationship was described between ascorbate biosynthesis and the mitochondrial electron transfer chain (mETC), since L-galactono-1,4-lactone dehydrogenase (GLDH), the enzyme catalyzing the ultimate step of ascorbate biosynthesis, uses oxidized cytochrome c as the only electron acceptor and has a role in the assembly of Complex I. A similar bidirectional relationship was revealed between the photosynthetic apparatus and ascorbate biosynthesis since the electron flux through the photosynthetic ETC affects the biosynthesis of ascorbate and the level of ascorbate could affect photosynthesis. Critical Issues: The details of this regulatory network of photosynthetic electron transfer, respiratory electron transfer, and ascorbate biosynthesis are still not clear, as are the potential regulatory role and the regulation of intracellular ascorbate transport and fluxes. Future Directions: The elucidation of the role of ascorbate as an important element of the network of photosynthetic, respiratory ETC and tricarboxylic acid cycle will contribute to understanding plant cell responses to different stress conditions. Antioxid. Redox Signal. 00, 000-000

Mitokondrium, oxidatív stressz és öregedés

A z ötvenes években látott napvilágot az öregedés szabad gyökös elmélete, amely szerint a metabolikus útvonalak által termelt reaktív oxigénvegyületek lényeges szerepet kapnak az öregedés folyamatában. A teória később, a mitokond - rium reaktív oxigénvegyületek fő forrásaként történő azonosításával, módosításra került és az öregedés mitokondriá - lis elmélete néven vált ismertté. Ezt követően felvetették egy öregedési „ördögi kör” meglétét, amely szerint a mito - kondriális respiráció során képződő reaktív oxigénvegyületek károsítják a mitokondriális DNS-t, a mitokondriális funkciókat. A mitokondriális diszfunkció következtében megnő a termelődő reaktív oxigénvegyületek mennyisége. Ez az „ördögi kör” a mitokondriális DNS- mutációk felszaporodását válthatja ki, amely öregedéshez vezethet. A kö - zelmúltban létrehozott mtDNS-mutátor egerek mitokondriális DNS-replikációjáért felelős DNS-polimeráz γ exo - nukleáz aktivitását elrontották. Ennek következtében a mitokondriális DNS-ben a szomatikus mutációk száma megnövekedett és egy öregedő fenotípus alakult ki. Érdekes módon a mutáns egerekben sem emelkedett reaktívoxi - génvegyület- termelést , sem oxidatív károsodást nem tapasztaltak, amelyek erősen megkérdőjelezték az „ördögi kör” meglétét

Separation window dependent multiple injection (SWDMI) for large scale analysis of therapeutic antibody N-glycans

There is a growing demand in the biopharmaceutical industry for large scale N-glycosylation analysis of biotherapeutics, especially monoclonal antibodies. To fulfill this high throughput analysis requirement with single column separation systems in most instances require finishing the entire analysis cycle including conditioning, injection and separation between sample injections. While in liquid chromatography it represents a challenge, multiple sample injection in capillary electrophoresis has already been demonstrated for one or two sample components by utilizing the concept of introducing sequential sample and buffer zones into the capillary tubing before the start of the separation process. It was also demonstrated in CEMS mode, mostly to follow one sample component, identified by precise mass measurement. Here we introduce a novel multiple injection approach for rapid large scale capillary electrophoresis analysis of samples with biopharmaceutical interest supporting multicomponent optical detection with laser induced fluorescence. In Separation Window Dependent Multiple Injection (SWDMI) mode, the samples are consecutively injected inpredefined time intervals, based on the window that covers the separation of all sample components. As a practical example, this newly developed SWDMI protocol was applied to rapid and large scale analysis of APTS labeled monoclonal antibody N-glycans using a short (20 cm effective length) capillary column. Full analysis of 96 samples (injected from a well plate) was obtained in 4 hours, in contrast to consecutive individual separation cycle processing of the same samples that required 12 hours

A mitokondriális szénhidrát és aszkorbinsav transzport és anyagcsere szerepe az ozmotikus és oxidatív stresszadaptációban. = The role of mitochondrial carbohydrate and ascorbic acid transport and metabolism in the osmotic and oxidative stress adaptation.

Hipotézisünket, mely szerint a növényi mitokondrium aldóz reduktáz aktivitással és következményes szorbittermeléssel bír sikerült igazolnunk. Mitokondriális III-as komplex mutáns ppr40-1 Arabidopsis növényekből izolált mitokondriumok esetében emelkedett, aszkorbát bioszintetikus, galaktono-1,4-lakton dehidrogenáz aktivitást figyeltünk meg. Ezzel párhuzamosan a Foyer-Halliwell-Asada ciklus enzimei, illetve a GSH szintje is emelkedett volt a mutáns növényekben. Mind a fokozott bioszintézis, mind a fokozott reciklálás ellenére, a redukált és a teljes aszkorbát szint is alacsonyabbnak bizonyult a mutáns növényekben, sőt a mutáns növényekből származó mitokondriumokban az aszkorbát/DHA redox státusz egyértelműen az oxidált irányba tolódott el. Így kijelenthetjük, hogy ezen mechanizmusok bár tompítják a komplex III defektus következtében kialakuló oxidatív stresszt, de teljes mértékben nem képesek legyűrni azt. Dohány mitokondriumok esetében meghatároztuk a két jelenleg ismert DHA redukciós útvonal (respiráció függő és a Foyer-Halliwell-Asada ciklus) arányát. Megerősítettük, hogy az akut acetaminofen toxicitás kiváltotta oxidatív stressz kaszpáz független sejthalált indukál. Ezen felül megállapítottuk, hogy az AIF transzlokáció farmakológiás gátlásával elkerülhető, de mindenesetre késleltethető az acetaminofen indukálta programozott sejthalál. Leírtuk, hogy az mtDNS depléció Rho0-ás májsejtvonalon a sulfhidril oxidoreduktáz ALR túltermelését vonja maga után. | Our hypothesis that plant mitochondria contain an aldose reductase activity and consequent mitochondrial sorbit formation has been confirmed by HPLC-MS-MS detection. We showed that the activity of the ascorbate biosynthetic enzyme, L-galactono-1,4-lactone dehydrogenase (EC 1.3.2.3) (GLDH) was elevated in mitochondria isolated from the complex III mutant ppr40-1 Arabidopsis plants. In addition increased activities of the enzymes of Foyer-Halliwell-Asada cycle and elevated glutathione (GSH) level were observed in the mutant mitochondria. Lower ascorbate and ascorbate plus dehydroascorbate contents were detected at both cellular and mitochondrial level. Moreover, the more oxidized mitochondrial redox status of ascorbate in the ppr40-1mutant indicated that neither the enhanced activity of GLDH nor Foyer-Halliwell-Asada cycle could compensate for the enhanced ascorbate consumption in the absence of a functional respiratory chain. The ratio of the two known DHA reduction pathways (Foyer-Halliwell-Asada cycle and respiration dependent) was determined in tobacco mitochondria. It was reaffirmed that acute acetaminophen toxicity involves oxidative stress-induced caspase-independent cell death. In addition, pharmacological inhibition of AIF translocation may effectively protect against or at least delay acetaminophen-induced programmed cell death. The over-expression of the sulfhydryl oxydoreductase ALR was described due to the loss of mtDNA in a Rho0 hepatic cell line