The Chemical Composition of Endotoxin Isolated from Intestinal Strain of Desulfovibrio desulfuricans

Desulfovibrio desulfuricans anaerobes are constituents of human alimentary tract microflora. There are suggestions that they take part in the pathogenesis of periodontitis and some gastrointestinal inflammatory disorders, such as ulcerative colitis or Crohn's disease. Endotoxin is one of Gram-negative bacteria cellular components that influence these microorganisms pathogenicity. Endotoxin is a lipid-polisaccharide heteropolymer consisting of three elements: lipid A, core oligosaccharide, and O-specific polysaccharide, also called antigen-O. The biological activity of lipopolysaccharide (LPS) is determined by its structure. In this study, we show that rhamnose, fucose, mannose, glucose, galactose, heptose, and 2-keto-3-deoxyoctulosonic acid (Kdo) are constituents of D. desulfuricans endotoxin oligosaccharide core and O-antigen. Lipid A of these bacteria LPS is composed of glucosamine disaccharide substituted by 3-acyloxyacyl residues: ester-bound 3-(dodecanoyloxy)tetradecanoic, 3-(hexadecanoyloxy)tetradecanoic acid, and amide-bound 3-(tetradecanoyloxy)tetradecanoic acid

Chemical composition of Desulfovibrio desulfuricans lipid A

Lipopolysaccharides also called endotoxins are an integral component of the outer membrane of Gram-negative bacteria. When released from the bacterial surface, they interact with a host immune system, triggering excessive inflammatory response. Lipid A is the biologically most active part of endotoxin, and its activity is modulated by the quantity, quality and arrangement of its fatty acids. Desulfovibrio desulfuricans is sulfate-reducing, Gram-negative bacterium that is supposed to be opportunistic pathogens of humans and animals. In the present study, chemical composition of lipid A from various strains of D. desulfuricans was analyzed by gas chromatography/mass spectrometry. It was found that the fatty acid component of the lipid A contains dodecanoic, tetradecanoic, 3-hydroxytetradecanoic and hexadecanoic acids, and its carbohydrate core is composed of glucosamine. The analysis of 3-acyloxyacyl residue of the lipid A revealed the presence of amide-bound 3-(dodecanoyloxy)tetradecanoic and 3-(hexadecanoyloxy)tetradecanoic acids and ester-bound 3-(tetradecanoyloxy)tetradecanoic acid. It was concluded that both fatty acid and 3-acyloxyacyl residue profiles of the lipid A from the studied bacteria were similar to those of E. coli and S.enterica

Epigenetic modifications as potential targets of anti-cancer therapy

Epigenetics analyses inherited characteristics not directly connected to the DNA nucleotide sequence. It investigates the relationships between biochemical modifications and the expression of selected genes. Initially, it was thought that gene expression depends on information encoded in the DNA sequence. However, it was discovered that the activity of many enzymes like methylases, demethylases, acetylases, deacetylases is necessary to regulate this process and its dysregulations may lead to e.g. cancer initiation and progression. Epigenetics has an impact on neoplastic transformation by reducing the global level of DNA methylation and increasing the methylation level within tumour suppressor gene promoters, which significantly impairs the repression of carcinogenesis. Additionally, modifications of histone proteins, based on disorders of acetylation-deacetylation and methylation-demethylation processes, may lead to overexpression of genes involved in cancer development. Numerous examples have been described, among others breast, prostate and colon cancers, depending on the modification of histone amino tails, primarily of histone H3. For such reasons, the possibility of using many therapies which can reverse the negative effect of these modifications by e.g. DNA demethylation (DNA demethylating drugs) or re-acetylation of histone lysine resides (histone deacetylase inhibitors) is examined. In the near future, epigenetics probably will allow the effective treatment of some cancer diseases, although further research on the impact of enzymatic modifications on the development of carcinogenesis is still needed.Epigenetyka zajmuje się badaniem cech dziedzicznych, które nie zależą bezpośrednio od sekwencji nukleotydowej w DNA, ale są rezultatem modyfikacji biochemicznych na ekspresję wybranych genów. Początkowo uważano, że ekspresja genów zależy tylko od informacji zapisanej zawartej w sekwencji DNA, z czasem okazało się, że liczne modyfikacje będące rezultatem działania różnych grup enzymów, w tym metylaz, demetylaz, acetylaz czy deacetylaz, wpływają na regulację tego procesu, a zaburzenia regulacji aktywności tych enzymów mogą prowadzić do wystąpienia i rozwoju m.in. nowotworów. Epigenetyczny aspekt rozwoju transformacji nowotworowej wskazuje na obniżenie globalnego poziomu metylacji DNA oraz podwyższenie poziomu metylacji w obrębie promotorów genów supresorowych, co znacząco upośledza represję nowotworzenia. Dodatkowo, modyfikacje białek histonowych, opierające się na dysregulacji procesów acetylacji–deacetylacji i metylacji – demetylacji, prowadzą do nadekspresji genów zaangażowanych w rozwój kancerogenezy. Opisane zostały liczne przykłady zależności wystąpienia nowotworów, m.in. raka sutka, stercza czy okrężnicy od wystąpienia danej modyfikacji reszt aminokwasowych białek histonowych, w tym głównie histonu H3. Z takich też przyczyn podejmowane są próby zastosowania terapii odwracających negatywny skutek wybranych modyfikacji, np. poprzez demetylację DNA (leki demetylujące DNA) czy reacetylację reszt lizynowych histonów (inhibitory decetylaz histonów). W niedalekiej przyszłości epigenetyka najprawdopodobniej u możliwi skuteczne leczenie części chorób nowotworowych, aczkolwiek konieczne są dalsze badania wpływu modyfikacji enzymatycznych na mechanizm rozwoju kancerogenezy

ARDRA studies of the ribosomal RNA operon within the Desulfovibrio desulfuricans strains

BACKGROUND Desulfovibrio desulfuricans belong to the heterogeneous group of anaerobic, sulphate-reducing bacteria (SRB), widely distributed in various environments. As a result of dissimilatory sulphate reduction, they release hydrogen sulphide (H2S), which has a cytotoxic effect in human and animal organisms. It has been shown by many authors, that Desulfovibrio was the genus predominating in patients with ulcerative colitis. Some of these bacteria can act as opportunistic pathogens associated with primary bacteremia and abdominal infections such as abscesses. MATERIAL AND METHODS Fifteen (soil and intestinal) strains of Desulfovibrio desulfuricans species were cultured in modified sulphate-free Postgate’s liquid medium with pyruvate for 10 days. Bacterial DNA was extracted by using a commercially available kit and DNA was used as a template for amplification of the full-length 16S, 23S rDNA and the intergenic spacer region. Digested with restriction enzymes (AluI, EcoRI, HaeIII, HindIII, HinfI, MboI and PstI) PCR amplicons were resolved by electrophoresis on 2% agarose gels. RESULTS Digestion of rrn operon of Desulfovibrio desulfuricans by seven restriction enzymes allowed to obtain the characteristic restriction profiles for all 15 investigated strains. The results allow us to suggest three of used enzymes: HinfI, AluI and HaeIII as a useful for confirmation of the similarity within of rrn operon of isolates belonging to this species. Considering the restriction profiles received with HindIII, and EcoR1 enzymes it seems that their application is insufficient, but PstI enzyme is not acceptable for the analysis of rrn operon of these bacteria. CONCLUSIONS The obtained data have shown that ARDRA can be used for establishment of phylogenetic relations among isolates of Desulfovibrio desulfuricans species, providing the appropriate restriction enzyme is used.WSTĘP: Bakterie Desulfovibrio desulfuricans należą do szerokiej grupy beztlenowych bakterii redukujących siarczany (BRS), rozpowszechnionej w różnych środowiskach. Jako rezultat dysymilacyjnej redukcji siarczanów uwalniają do środowiska siarkowodór (H2S), który wpływa cytotoksycznie na organizm ludzi i zwierząt. Wielu autorów wykazało, iż rodzaj Desulfovibrio jest dominujący u osób cierpiących z powodu wrzodziejącego zapalenia okrężnicy. Ponadto niektóre gatunki tego rodzaju odgrywają role oportunistycznych patogenów wywołując bakteriemię, infekcje w obrębie jamy brzusznej oraz wrzody. MATERIAŁY I METODY: Piętnaście szczepów Desulfovibrio desulfuricans (glebowych i jelitowych) hodowanych było na modyfikowanym podłożu Postgata z dodatkiem pirogronianu przez 10 dni. Po wyizolowaniu genomowego DNA tych bakterii przeprowadzono reakcje PCR w celu namnożenia fragmentu operonu rrn obejmującego geny 16S, 23S oraz odcinek zmienny pomiędzy nimi. Otrzymane amplikony poddane zostały trawieniu enzymami restrykcyjnymi (AluI, EcoRI, HaeIII, HindIII, HinfI, MboI and PstI), a otrzymane fragmenty rozdzielono w 2% żelu agarozowym. REZULTATY: Przeprowadzona analiza restrykcyjna operonu rrn bakterii Desulfovibrio desulfuricans pozwoliła na otrzymanie charakterystycznych profili restrykcyjnych dla wszystkich piętnastu badanych szczepów. Uzyskane rezultaty pozwoliły uznać trzy z zastosowanych enzymów (HinfI, AluI oraz HaeIII) za odpowiednie do potwierdzenia podobieństw w obrębie operonu rrn bakterii tego gatunku. Biorąc pod uwagę profile otrzymane po trawieniu enzymami HindIII, EcoR1, możemy stwierdzić ich małą użyteczność w analizach operonu rrn gatunku Desulfovibrio desulfuricans, zaś enzym PstI w ogóle nie nadaje się do tego celu

Protective effect of phytic acid on linoleic acid peroxidation in vitro

BACKGROUND Free radical processes are known to induce oxidative damage in biomolecules and thus, play an important role in the etiology of a number of diseases including cancer. Phytic acid (myo-inositol hexaphosphate, IP6) is a naturally occurring carbohydrate widely found in fi ber-rich foods and also contained in almost all mammalian cells. This compound demonstrates various biological activities. The aim of this study was to clarify whether phytic acid possesses the ability to inhibit autooxidation and Fe(II)/ascorbate-induced peroxidation of linoleic acid, to scavenge of hydrogen peroxide, and chelate ferrous ions. MATERIAL AND METHODS The antioxidant properties of the IP6 at various concentrations (1-500 μM) have been evaluated by using the assays based on hydrogen peroxide scavenging and ferrous metal ions chelating activity determination. The effect of IP6 (1-500 μM) on autooxidation and Fe(II)/ascorbate-induced lipid peroxidation in micelles of linoleic acid after 24 h incubation was investigated using a reverse-phase high-performance liquid chromatography (RP-HPLC) with UV detection. RESULTS The Fe(II) chelating effects of IP6 were concentration-dependent. IP6 exhibited 11,9%, 58,6%, 69,3%, 87,1% of ferrous ions chelation at 10 μM, 50 μM, 100 μM, 500 μ , respectively. IP6 at 100 μM and 500 μM effectively inhibited the disappearance of linoleic acid, both in the absence and the presence of Fe(II)/ascorbate. The inhibitory effect of IP6 on Fe(II)/ascorbate-induced lipid peroxidation was lower due to its direct interaction with Fe(II) ions. In the absence of Fe(II)/ascorbate, IP6 at 100 μM and 500 μM significantly suppressed decomposition of linoleic acid hydroperoxides. It was incapable of scavenging of hydrogen peroxide. Conclusions: IP6 can act as a natural antioxidant in vitro. The obtained results suggest that it can play an important role in modulating lipid hydroperoxide level in biological systems.WSTĘP Procesy wolnorodnikowe, prowadzące do oksydacyjnych uszkodzeń biomolekuł, pełnią ważną rolę w etiologii licznych schorzeń, włączając choroby nowotworowe. Kwas fi tynowy (sześciofosforan mio-inozytolu, IP6) jest naturalnie rozpowszechnionym węglowodanem występującym obfi cie w diecie o dużej zawartości włókna pokarmowego, jak również obecnym w prawie wszystkich komórkach ssaków. Związek ten wykazuje szerokie spektrum działania biologicznego. Celem pracy było zbadanie, czy kwas fi tynowy posiada zdolność do hamowania autooksydacji i peroksydacji kwasu linolowego indukowanej jonami Fe(II) w obecności kwasu askorbinowego oraz czy jest zdolny do unieszkodliwiania nadtlenku wodoru i chelatowania jonów Fe(II). MATERIAŁ I METODY Do zbadania antyoksydacyjnych właściwości IP6 w wybranych stężeniach (1-500 μM) zastosowano metody pozwalające ocenić stopień zmiatania nadtlenku wodoru oraz aktywność chelatującą jony Fe(II). Wpływ IP6 (1-500 μM) na autooksydację oraz indukowaną jonami Fe(II) w obecności kwasu askorbinowego peroksydację w micelach kwasu linolowego po 24 godzinach inkubacji określano stosując wysokosprawną chromatografi ę cieczową w odwróconym układzie faz (RP-HPLC) i detekcję UV. WYNIKI IP6 w sposób zależny od stężenia chelatował jony Fe(II). Procent schelatowanych jonów Fe(II) wynosił 11,9%, 58,6%, 69,3%, 87,1% odpowiednio dla stężeń IP6 10 μM, 50 μM, 100 μM, 500 μM. IP6 w stężeniach 100 μM i 500 μM znacząco hamował zanik kwasu linolowego zarówno w nieobecności i obecności układu redoks Fe(II)/kwas askorbinowy. Hamujący wpływ IP6 na indukowaną przez Fe(II)/kwas askorbinowy peroksydację był mniejszy, ze względu na bezpośrednią interakcję IP6 z Fe(II). W nieobecności układu redoks Fe(II)/kwas askorbinowy, IP6 w stężeniach 100 μM i 500 μM, znacznie hamował rozpad wodoronadtlenków kwasu linolowego. IP6 nie był zdolny do zmiatania nadtlenku wodoru. Wnioski: IP6 może działać jako naturalny antyoksydant w warunkach in vitro. Wyniki badań sugerują, że może on pełnić istotną rolę w modulowaniu poziomu wodoronadtlenków lipidowych w układach biologicznych