Genome rearrangements and megaplasmid loss in the filamentous bacterium Kitasatospora viridifaciens are associated with protoplast formation and regeneration

Filamentous Actinobacteria are multicellular bacteria with linear replicons. Kitasatospora viridifaciens DSM 40239 contains a linear 7.8 Mb chromosome and an autonomously replicating plasmid KVP1 of 1.7 Mb. Here we show that lysozyme-induced protoplast formation of the multinucleated mycelium of K. viridifaciens drives morphological diversity. Characterisation and sequencing of an individual revertant colony that had lost the ability to differentiate revealed that the strain had not only lost most of KVP1 but also carried deletions in the right arm of the chromosome. Strikingly, the deletion sites were preceded by insertion sequence elements, suggesting that the rearrangements may have been caused by replicative transposition and homologous recombination between both replicons. These data indicate that protoplast formation is a stressful process that can lead to profound genetic changes

Stress-induced formation of cell wall-deficient cells in filamentous actinomycetes

The cell wall is a shape-defining structure that envelopes almost all bacteria and protects them from environmental stresses. Bacteria can be forced to grow without a cell wall under certain conditions that interfere with cell wall synthesis, but the relevance of these wall-less cells (known as L-forms) is unclear. Here, we show that several species of filamentous actinomycetes have a natural ability to generate wall-deficient cells in response to hyperosmotic stress, which we call S-cells. This wall-deficient state is transient, as S-cells are able to switch to the normal mycelial mode of growth. However, prolonged exposure of S-cells to hyperosmotic stress yields variants that are able to proliferate indefinitely without their cell wall, similarly to L-forms. We propose that formation of wall-deficient cells in actinomycetes may serve as an adaptation to osmotic stress

Implementación de un protocolo para la producción de raíces pilosas (hairy roots) de uña de gato (Uncaria tomentosa) mediante transformación con Agrobacterium rhizogenes

The beneficial health proper ties registered of secondary metabolites produced by the plant cat’s claw (Uncaria tomentosa) had generated a strong market demand and intensive extraction of this species in the countries where distributed, with the deterioration of this genetic resource in its natural habitat. Because of this, is necessary to implement protocols for cell and tissue culture of this species in order to achieve the synthesis of compounds in a controlled manner.The root bark is one of the tissues where the production of these compounds is concentrated. Because of this,the production of hairy roots becomes an alternative technique for scale production of the metabolites of interest. In this research, a protocol was implemented using agroinfection of U. tomentosa shoot tips with wild strains of Agrobacterium rizhogenes (AR1500 and A4RS) and maintenance of hairy roots obtained. In collaboration with the Laboratory of Molecular Biology of the PIPRA program (UC Davis), we determined the efficacy of this agroinfection protocol and the use of other molecular tools which showed satisfactory results in testing agroinfection under the methodologies established.Los beneficios para la salud registrados a partir del uso de metabolitos secundarios de la planta llamada uña de gato (Uncaria tomentosa) han generado una fuerte demanda comercial, así como la extracción intensiva de esta especie en los países en los cuales se distribuye, con el consecuente deterioro de este recurso genético en su hábitat natural. Es por eso que resulta necesario implementar protocolos de cultivo de células y tejidos de esta especie, con el fin de lograr la síntesis de los compuestos en forma controlada. La corteza de las raíces es uno de los tejidos en los que se concentra la producción de estos compuestos, razón por la cual la producción de raíces de cabellera (hairy roots) resulta ser una técnica alternativa para la producción a escala de los metabolitos de interés. En este proyecto se implementó un protocolo de agroinfección de microestacas de U. tomentosa utilizando cepas silvestres de Agrobacterium rizhogenes (AR1500 y A4RS), así como el mantenimiento en medio líquido de las raíces pilosas obtenidas. En colaboración con el Laboratorio de Biología Molecular del programa PIPRA (UC Davis), se determinó la eficacia del protocolo de agroinfección, así como el uso de otras herramientas moleculares para la detección de expresión génica, las cuales mostraron resultados satisfactorios en los ensayos de agroinfección, bajo las metodologías establecidas en el proyecto

Implementación de un protocolo para la producción de raíces pilosas (hairy roots) de uña de gato (Uncaria tomentosa) mediante transformación con Agrobacterium rhizogenes

The beneficial health proper ties registered of secondary metabolites produced by the plant cat’s claw (Uncaria tomentosa) had generated a strong market demand and intensive extraction of this species in the countries where distributed, with the deterioration of this genetic resource in its natural habitat. Because of this, is necessary to implement protocols for cell and tissue culture of this species in order to achieve the synthesis of compounds in a controlled manner.The root bark is one of the tissues where the production of these compounds is concentrated. Because of this,the production of hairy roots becomes an alternative technique for scale production of the metabolites of interest. In this research, a protocol was implemented using agroinfection of U. tomentosa shoot tips with wild strains of Agrobacterium rizhogenes (AR1500 and A4RS) and maintenance of hairy roots obtained. In collaboration with the Laboratory of Molecular Biology of the PIPRA program (UC Davis), we determined the efficacy of this agroinfection protocol and the use of other molecular tools which showed satisfactory results in testing agroinfection under the methodologies established.Los beneficios para la salud registrados a partir del uso de metabolitos secundarios de la planta llamada uña de gato (Uncaria tomentosa) han generado una fuerte demanda comercial, así como la extracción intensiva de esta especie en los países en los cuales se distribuye, con el consecuente deterioro de este recurso genético en su hábitat natural. Es por eso que resulta necesario implementar protocolos de cultivo de células y tejidos de esta especie, con el fin de lograr la síntesis de los compuestos en forma controlada. La corteza de las raíces es uno de los tejidos en los que se concentra la producción de estos compuestos, razón por la cual la producción de raíces de cabellera (hairy roots) resulta ser una técnica alternativa para la producción a escala de los metabolitos de interés. En este proyecto se implementó un protocolo de agroinfección de microestacas de U. tomentosa utilizando cepas silvestres de Agrobacterium rizhogenes (AR1500 y A4RS), así como el mantenimiento en medio líquido de las raíces pilosas obtenidas. En colaboración con el Laboratorio de Biología Molecular del programa PIPRA (UC Davis), se determinó la eficacia del protocolo de agroinfección, así como el uso de otras herramientas moleculares para la detección de expresión génica, las cuales mostraron resultados satisfactorios en los ensayos de agroinfección, bajo las metodologías establecidas en el proyecto

Implementación de un protocolo para la producción de raíces pilosas (hairy roots) de uña de gato (Uncaria tomentosa) mediante transformación con Agrobacterium rhizogenes

The beneficial health proper ties registered of secondary metabolites produced by the plant cat’s claw (Uncaria tomentosa) had generated a strong market demand and intensive extraction of this species in the countries where distributed, with the deterioration of this genetic resource in its natural habitat. Because of this, is necessary to implement protocols for cell and tissue culture of this species in order to achieve the synthesis of compounds in a controlled manner.The root bark is one of the tissues where the production of these compounds is concentrated. Because of this,the production of hairy roots becomes an alternative technique for scale production of the metabolites of interest. In this research, a protocol was implemented using agroinfection of U. tomentosa shoot tips with wild strains of Agrobacterium rizhogenes (AR1500 and A4RS) and maintenance of hairy roots obtained. In collaboration with the Laboratory of Molecular Biology of the PIPRA program (UC Davis), we determined the efficacy of this agroinfection protocol and the use of other molecular tools which showed satisfactory results in testing agroinfection under the methodologies established.Los beneficios para la salud registrados a partir del uso de metabolitos secundarios de la planta llamada uña de gato (Uncaria tomentosa) han generado una fuerte demanda comercial, así como la extracción intensiva de esta especie en los países en los cuales se distribuye, con el consecuente deterioro de este recurso genético en su hábitat natural. Es por eso que resulta necesario implementar protocolos de cultivo de células y tejidos de esta especie, con el fin de lograr la síntesis de los compuestos en forma controlada. La corteza de las raíces es uno de los tejidos en los que se concentra la producción de estos compuestos, razón por la cual la producción de raíces de cabellera (hairy roots) resulta ser una técnica alternativa para la producción a escala de los metabolitos de interés. En este proyecto se implementó un protocolo de agroinfección de microestacas de U. tomentosa utilizando cepas silvestres de Agrobacterium rizhogenes (AR1500 y A4RS), así como el mantenimiento en medio líquido de las raíces pilosas obtenidas. En colaboración con el Laboratorio de Biología Molecular del programa PIPRA (UC Davis), se determinó la eficacia del protocolo de agroinfección, así como el uso de otras herramientas moleculares para la detección de expresión génica, las cuales mostraron resultados satisfactorios en los ensayos de agroinfección, bajo las metodologías establecidas en el proyecto

Stress-induced formation of cell wall-deficient cells in filamentous actinomycetes

The cell wall is a shape-defining structure that envelopes almost all bacteria and protects them from environmental stresses. Bacteria can be forced to grow without a cell wall under certain conditions that interfere with cell wall synthesis, but the relevance of these wall-less cells (known as L-forms) is unclear. Here, we show that several species of filamentous actinomycetes have a natural ability to generate wall-deficient cells in response to hyperosmotic stress, which we call S-cells. This wall-deficient state is transient, as S-cells are able to switch to the normal mycelial mode of growth. However, prolonged exposure of S-cells to hyperosmotic stress yields variants that are able to proliferate indefinitely without their cell wall, similarly to L-forms. We propose that formation of wall-deficient cells in actinomycetes may serve as an adaptation to osmotic stress