Oxygen Triggering Reversible Modulation of Vibrio fischeri Strain Y1 Bioluminescence In Vivo¶

2004 ◽  
Vol 79 (1) ◽  
pp. 120 ◽  
Author(s):  
Hajime Karatani ◽  
Susumu Yoshizawa ◽  
Satoshi Hirayama
Keyword(s):  
Vibrio Fischeri

Silver and hydrogen peroxide as potential drinking water disinfectants: their bactericidal effects and possible modes of action

1997 ◽  
Vol 35 (11-12) ◽  
pp. 87-93 ◽  
Author(s):  
R. Pedahzur ◽  
H. I. Shuval ◽  
S. Ulitzur
Keyword(s):  
Hydrogen Peroxide ◽  
Synergistic Effect ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
E Coli ◽  
Bactericidal Effects ◽  
Synergistic Induction ◽  
Response Systems ◽  
K 12 ◽  
Consequent Increase

Silver and hydrogen peroxide (HP) acted synergistically on the viability of E. coli K-12. In certain concentration ranges the synergistic effect amounted to about 3 logs. Toxicity process kinetics were determined by following the decrease in luminescence of a highly luminescent recombinant E. coli harbouring a plasmid carrying the whole lux system of Vibrio fischeri. As in the viability studies, silver and HP also showed a synergistic effect on in vivo luminescence, which amounted to a 2 log increase in toxicity. A similar phenomenon was found for silver and certain metal ions, including Cu2+, Ni2+, Zn2+ and Cd2+, where toxicity increased by a factor of 10 in the presence of sub-inhibitory concentrations of silver. To monitor the expression of different stress response systems in treated cells, we have used E. coli carrying fusions of the lux system to promoters of different stress-controlling genes. Of the fusions tested, HP substantially increased the activity of recA, katG, micF, grpE, lon, and dnaK. Silver exerted a mild effect acting only on grpE and lon promoters. When in combination, a synergistic induction of the dnaK fusion and a slightly additive effect on grpE fusion were recorded. It appears that the combined toxic effect of silver and HP may be related with damage to cellular proteins. Nevertheless, the involvement of other cellular moieties can not be ruled out. The possibility that the synergistic effect is related to chemical interactions between silver and HP and the consequent increase in their toxicity is discussed.

Oxygen Triggering Reversible Modulation of Vibrio fischeri Strain Y1 Bioluminescence In Vivo¶

2004 ◽  
Vol 79 (1) ◽  
pp. 120-125 ◽  
Author(s):  
Hajime Karatani ◽  
Susumu Yoshizawa ◽  
Satoshi Hirayama
Keyword(s):  
Vibrio Fischeri

General anaesthetics and bacterial luminescence II. The effect of diethyl ether on the in vivo light emission of Vibrio fischeri

1976 ◽  
Vol 193 (1111) ◽  
pp. 173-190 ◽  
Keyword(s):  
Diethyl Ether ◽  
Light Emission ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
General Anaesthetic ◽  
Bacterial Luminescence

The factors which determine the response of the in vitro luminescent reaction of Vibrio fischeri ,to the general anaesthetic diethyl ether, have been determined. The investigations show that, as was indicated by a study of the in vivo reaction, the levels of substrates available to the enzyme luciferase modify its response to ether. The results indicate that ether inhibits the binding of the aldehyde factor necessary for luminescence. There is evidence that it also acts as a second site where its presence appears to stimulate the binding of reduced flavin to the enzyme.

scholarly journals Involvement of the RNA Polymerase α-Subunit C-Terminal Domain in LuxR-Dependent Activation of the Vibrio fischeri Luminescence Genes

1999 ◽  
Vol 181 (15) ◽  
pp. 4704-4707 ◽  
Author(s):  
Ann M. Stevens ◽  
Nobuyuki Fujita ◽  
Akira Ishihama ◽  
E. P. Greenberg
Keyword(s):  
Rna Polymerase ◽  
Transcriptional Activation ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
In Vivo Studies ◽  
Wild Type ◽  
Α Subunit ◽  
Subunit C ◽  
Terminal Domain

ABSTRACT LuxR is a ς70 RNA polymerase (RNAP)-dependent transcriptional activator that controls expression of the Vibrio fischeri lux operon in response to an acylhomoserine lactone-cell density signal. We have investigated whether the α-subunit C-terminal domain (αCTD) of RNAP is required for LuxR activity. A purified signal-independent, LuxR C-terminal domain-containing polypeptide (LuxRΔN) was used to study the activation of transcription from theluxI promoter in vitro. Initiation of luxoperon transcription was observed in the presence of LuxRΔN and wild-type RNAP but not in the presence of LuxRΔN and RNAPs with truncated αCTDs. We also studied the in vivo role of the RNAP αCTD in activation of lux transcription in Escherichia coli. This enabled a comparison of results obtained with full-length LuxR to those obtained with LuxRΔN. These in vivo studies indicated that both LuxR and LuxRΔN require the RNAP αCTD for activity. The results of DNase I protection studies showed that LuxRΔN-RNAP complexes can bind and protect the luxIpromoter, but with less efficacy when the αCTD is truncated in comparison to the wild type. Thus, both in vitro and in vivo experiments demonstrated that LuxR-dependent transcriptional activation of the lux operon involves the RNAP αCTD and suggest that αCTD-LuxR interactions may play a role in recruitment of RNAP to theluxI promoter.

scholarly journals Incompatibility of Vibrio fischeri Strains during Symbiosis Establishment Depends on Two Functionally Redundant hcp Genes

2019 ◽  
Vol 201 (19) ◽  
Author(s):  
Kirsten R. Guckes ◽  
Andrew G. Cecere ◽  
Nathan P. Wasilko ◽  
Amanda L. Williams ◽  
Katherine M. Bultman ◽  
...  
Keyword(s):  
Molecular Mechanisms ◽  
Genetic Factors ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Secretion System ◽  
Light Organ ◽  
Type Vi Secretion System ◽  
Content Type ◽  
Type Vi Secretion ◽  
Different Strains

ABSTRACT Bacteria that have the capacity to fill the same niche will compete with one another for the space and resources available within an ecosystem. Such competition is heightened among different strains of the same bacterial species. Nevertheless, different strains often inhabit the same host. The molecular mechanisms that impact competition between different strains within the same host are poorly understood. To address this knowledge gap, the type VI secretion system (T6SS), which is a mechanism for bacteria to kill neighboring cells, was examined in the marine bacterium Vibrio fischeri. Different strains of V. fischeri naturally colonize the light organ of the bobtail squid Euprymna scolopes. The genome of FQ-A001, a T6SS-positive strain, features two hcp genes that are predicted to encode identical subunits of the T6SS. Coincubation assays showed that either hcp gene is sufficient for FQ-A001 to kill another strain via the T6SS in vitro. Additionally, induction of hcp expression is sufficient to induce killing activity in an FQ-A001 mutant lacking both hcp genes. Squid colonization assays involving inocula of FQ-A001-derived strains mixed with ES114 revealed that both hcp genes must be deleted for FQ-A001 and ES114 to occupy the same space within the light organ. These experimental results provide insight into the genetic factors necessary for the T6SS of V. fischeri to function in vivo, thereby increasing understanding of the molecular mechanisms that impact strain diversity within a host. IMPORTANCE Different bacterial strains compete to occupy the same niche. The outcome of such competition can be affected by the type VI secretion system (T6SS), an intercellular killing mechanism of bacteria. Here an animal-bacterial symbiosis is used as a platform for study of the genetic factors that promote the T6SS-mediated killing of one strain by another. Identification of the molecular determinants of T6SS function in vivo contributes to the understanding of how different strains interact within a host.

scholarly journals NAD(P)H: FMN-oxidoreductase functioning under macromolecular crowding: in vitro modeling

2019 ◽  
Vol 486 (4) ◽  
pp. 500-503
Author(s):  
A. E. Govorun ◽  
E. N. Esimbekova ◽  
V. A. Kratasyuk
Keyword(s):  
Rate Constants ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Macromolecular Crowding ◽  
Dissociation Rate ◽  
Common Belief ◽  
Native Conformation ◽  
The Common ◽  
Dissociation Rate Constants

The functioning of Vibrio fischeri NAD(P)H: FMN-oxidoreductase (Red) under conditions of macromolecular crowding (MMC) modeled in vitro by adding biopolymers (starch and gelatin) was studied. The dissociation rate constants and the activation energies of dissociation of Red to the subunits were calculated; the process of denaturation of Red was analyzed. It was shown that the functioning of Red both under conditions of MMC and diluted solutions is the same. The result refutes the common belief that due to MMC the stabilization of enzymes’ native conformation occurs in vivo when compared to in vitro.

General anaesthetics and bacterial luminescence I. The effect of diethyl ether on the in vivo light emission of Vibrio fischeri

1976 ◽  
Vol 193 (1111) ◽  
pp. 159-171 ◽  
Keyword(s):  
Diethyl Ether ◽  
Light Emission ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Early Period ◽  
Potassium Cyanide ◽  
Growth Cycle ◽  
Lag Phase ◽  
General Anaesthetic ◽  
Bacterial Luminescence

The factors which determine the sensitivity of bacterial luminescence to inhibition by the general anaesthetic, diethyl ether, have been investigated. The in vivo luminescent reaction of Vibrio fischeri displays a change in sensitivity to this agent during the bacterial growth cycle. This variation is particularly marked during the lag phase of growth and detailed investigations of the effect of potassium cyanide and n -decanal on the potency of ether during this early period are described. The results suggest that fluctuations in the substrate levels available to the light-producing enzyme are responsible for the variation in sensitivity to ether.

scholarly journals Μελέτη και αξιολόγηση της βιοδραστικότητας-τοξικότητας φυτικών εκχυλισμάτων καλλιεργούμενων και αυτοφυών αρωματικών- φαρμακευτικών φυτών

2016 ◽  
Author(s):  
Ευσταθία Σκώττη
Keyword(s):  
Aspergillus Flavus ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Crocus Sativus ◽  
Melissa Officinalis ◽  
Ft Ir ◽  
Salvia Officinalis L ◽  
Crocus Sativus L ◽  
Hyssopus Officinalis

Ο σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη υδατικών εκχυλισμάτων από καλλιεργούμενα και αυτοφυή αρωματικά και φαρμακευτικά φυτά της Ελληνικής χλωρίδας. Ο στόχος ήταν η αξιολόγηση της βιολογικής τους δράσης και της τοξικότητάς τους προκειμένου αυτά να αξιοποιηθούν μελλοντικά από τη Βιομηχανία τροφίμων και τη βιολογική γεωργία.Μελετήθηκαν τα φυτά: δίκταμο (Origanum dictamnus L.), ρίγανη (Origanum vulgare L.), ύσσωπος (Hyssopus officinalis L.), φασκόμηλο (Salvia officinalis L.), μελισσόχορτο (Melissa officinalis L.) και κρόκος (Crocus sativus L.). H παραλαβή των εκχυλισμάτων για την εκτίμηση της τοξικότητάς τους προσομοιάστηκε με τη συνήθη χρήση αυτών ως αφέψημα (θερμοκρασία νερού 85οC και συγκέντρωση 1g/100mL νερού για τα είδη της οικογένειας Lamiaceae και 0.01g/100mL για τον κρόκο). Η εκτίμηση της τοξικότητας έγινε με τον αναλυτή Microtox® η λειτουργία του οποίου βασίζεται στο βακτήριο Vibrio fischeri, το οποίο εκπέμπει φωταύγεια. Πρόσθετα, για τα προαναφερόμενα φυτικά είδη, εκτιμήθηκε η τοξικότητα τους σε εκχυλίσματα τα οποία προέκυψαν από την ίδια αναλογία φυτικής μάζας σε νερό, και στον ίδιο χρόνο εκχύλισης αλλά με διαφοροποίηση της θερμοκρασίας τους νερού αλλά και με υποβοήθηση από λουτρό υπερήχων. Η εκχύλιση σε θερμοκρασία περιβάλλοντος έγινε προκειμένου να υπάρχει προσομοίωση της χρήσης των αρωματικών βοτάνων ως ενισχυτικά γεύσης σε φαγητά για τα οποία στη συνέχεια δεν ακολουθεί θερμική επεξεργασία, όπως στην περίπτωση της ρίγανης στις σαλάτες. Η τοξικότητα εκτιμήθηκε και σε εκχυλίσματα που παραλήφθηκαν μετά την περεταίρω εκχύλιση όλων των προηγούμενων με πετρελαϊκό αιθέρα μέσω της οποία αφαιρούνται τα μη υδατοδιαλυτά συστατικά που παραλαμβάνονται με τις διαδικασίες εκχύλισης που αναφέρθηκαν πιο πάνω. Τα αποτελέσματα των ελέγχων τοξικότητας υπέδειξαν ότι η μικρή ποσότητα συστατικών του αιθέριου ελαίου η οποία περνά στην υδατική φάση κατά την παραλαβή των υδατικών εκχυλισμάτων αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών της οικογένειας Lamiaceae με διάφορες τεχνικές εκχύλισης, διαφοροποιεί τη βιολογική δράση του εκχυλίσματος. Η διαφοροποίηση στη βιολογική δράση αποτυπώθηκε από το γεγονός ότι τα μη υδατοδιαλυτά συστατικά του αιθερίου ελαίου που εισέρχονται στο εκχύλισμα είτε προωθούν είτε μερικώς παρεμποδίζουν τη βιολογική δράση των υδατοδιαλυτών συστατικών που περιέχονται στα εκχυλίσματα. Διαπιστώθηκε, επίσης, ότι η μεγαλύτερη συνέργεια στην τοξικότητα μεταξύ μη υδατοδιαλυτών και υδατοδιαλυτών συστατικών στα εκχυλίσματα προέκυψε από την εκχύλιση με νερό σε θερμοκρασία 85ο C. H ανάλυση της τοξικότητας των αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών, προσδιόρισε τις μέγιστες συγκεντρώσεις ανά είδος εκχύλισης, πάνω από τις οποίες κάποιο είδος μπορεί να θεωρηθεί τοξικό καθώς και τη συνέργεια στην τοξικότητα μεταξύ των υδατοδιαλυτών συστατικών και των συστατικών του αιθέριου ελαίου που εισέρχονται στο εκχύλισμα για κάθε φυτικό είδος και διαδικασία εκχύλισης. Οι τιμές τοξικότητας δε βρέθηκε να συσχετίζονται με τη συγκέντρωση των ολικών φαινολικών συστατικών και την αντιοξειδωτική ικανότητα των ίδιων εκχυλισμάτων.Ακολούθως μελετήθηκε η βιολογική δράση υδατικών εκχυλισμάτων όλων των προαναφερόμενων αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών, επί των φυτοπαθογόνων μυκήτων Alternaria alternata, Fusarium oxysporum, Aspergillus flavus και του εντομοπαθογόνου μύκητα Beauveria bassiana. Επίσης, μέσω του υπολογισμού δεικτών συνέργειας μελετήθηκε ο ρόλος του μη υδατοδιαλυτού κλάσματος στη δράση του εκάστοτε εκχυλίσματος. Ακολούθησε ποιοτική ανάλυση των υδατικών εκχυλισμάτων με υγρή χρωματογραφία υψηλής απόδοσης (HPLC). Αναφορικά με τη βιολογική δράση, το φαινόμενο που παρατηρήθηκε κυρίως ήταν η προώθηση της ανάπτυξης του μυκηλίου και της κονιδιογένεσης από συγκεκριμένα εκχυλίσματα, φθάνοντας σε κάποια από αυτά ποσοστό αύξησης έως και 300% σε σχέση με το μάρτυρα. Διαπιστώθηκε δε, ότι η επίδραση των υδατικών εκχυλισμάτων επί της κονιδιογένεσης έχει ισχυρή συσχέτιση (R2: 0.84) με τη συγκέντρωση του ροσμαρινικού οξέος στα εκχυλίσματα που δοκιμάσθηκαν. Η μελέτη των αλλαγών στη δομική-βιοχημική σύσταση των κυττάρων των οργανισμών στόχων υπό την επίδραση των εκχυλισμάτων αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών με χρήση φασματοσκοπίας υπερύθρου FT-IR, αποτέλεσε το αντικείμενο της επόμενης ενότητας στην παρούσα διατριβή. Με βάση τα αποτελέσματα της φασματοσκοπίας υπερύθρου και της χημειομετρίας βρέθηκε ότι όλα τα εκχυλίσματα επηρέασαν σημαντικά τους πολυσακχαρίτες του κυτταρικού τοιχώματος, τα λιπαρά οξέα της κυτταρικής μεμβράνης καθώς και τις πρωτεΐνες σε βαθμό που να διαχωρίζονται ικανοποιητικά όλες οι επεμβάσεις σε σχέση με το μάρτυρα στις περιοχές του φάσματος που αντιστοιχούν στις προαναφερόμενες ομάδες. Πρόσθετα, ένα εξαιρετικά σημαντικό αποτέλεσμα που προέκυψε από την παρούσα διατριβή και αφορά στη μελέτη μικροοργανισμών με φασματοσκοπία IR, είναι ότι διαπιστώθηκε και καταγράφηκε για πρώτη φορά η πολύ ισχυρή συσχέτιση (R2: 0,88-0,98) της αύξησης του μυκηλίου με το λόγο του εμβαδού συγκεκριμένων κορυφών του φάσματος των μυκήτων. Το γεγονός αυτό, ανοίγει νέους δρόμους στη χρήση της φασματοσκοπίας υπερύθρου και σε μικροβιολογικές εφαρμογές. Στη συνέχεια διερευνήθηκε η επίδρασης των ανωτέρω εκχυλισμάτων στη βιοσύνθεση αφλατοξίνης από τον Aspergillus flavus. Ο έλεγχος για την παραγωγή αφλατοξίνης πραγματοποιήθηκε σε in vitro και in vivo βιοδοκιμές με ποιοτική ανίχνευση των αφλατοξινών με χρωματογραφία λεπτής στοιβάδας, αλλά και με ποσοτική τους εκτίμηση με τη μέθοδο ELISA. Στη συνέχεια, διερευνήθηκε ο μηχανισμός της επίδρασης των εκχυλισμάτων με μοριακές μεθόδους (Real-time PCR) όπου και διαπιστώθηκε η επίδραση των υδατικών εκχυλισμάτων στην έκφραση του μεταφραστικού παράγοντα AflR αλλά και του γονιδίου Nor-1 που ρυθμίζουν τη βιοσύνθεση αφλατοξίνης από τον A. flavus. Από τα αποτελέσματα συμπεραίνεται ότι στα υδατικά εκχυλίσματα των αυτοφυών και καλλιεργούμενων αρωματικών και φαρμακευτικών φυτών που εξετάσθηκαν περιέχονται βιοδραστικά μόρια ικανά να παρεμβαίνουν σε επίπεδο έκφρασης γονιδίων. Επιπλέον, με βάση τα αποτελέσματα της παρούσας διατριβής, το υδατικό εκχύλισμα του μελισσόχορτου (Melissa officinalis) έδειξε με βάση τις in vitro και in vivo βιοδοκιμές ότι μπορεί να αποτελέσει ισχυρό αντιαφλατοξικογόνο παράγοντα ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε τρόφιμα.

Cellular Computation and Communication Using Engineered Genetic Regulatory Networks

2004 ◽  
Author(s):  
Ron Weiss ◽  
Thomas F. ,Jr., Knight
Keyword(s):  
Regulatory Networks ◽  
Vibrio Fischeri ◽  
Logic Gates ◽  
Process Engineering ◽  
Genetic Regulatory Networks ◽  
Experimental Results ◽  
Genetic Process ◽  
Lux Operon ◽  
Intercellular Communications

In this chapter we demonstrate the feasibility of digital computation in cells by building several operational in vivo digital logic circuits, each composed of three gates that have been optimized by genetic process engineering. We have built and characterized an initial cellular gate library with biochemical gates that implement the NOT, IMPLIES, andANDlogic functions in E. coli cells. The logic gates perform computation using DNA-binding proteins, small molecules that interact with these proteins, and segments of DNA that regulate the expression of the proteins. We also demonstrate engineered intercellular communications with programmed enzymatic activity and chemical diffusions to carry messages, using DNA from the Vibrio fischeri lux operon. The programmed communications is essential for obtaining coordinated behavior from cell aggregates. This chapter is structured as follows: the first section describes experimental measurements of the device physics of in vivo logic gates, as well as genetic process engineering to modify gates until they have the desired behavior. The second section presents experimental results of programmed intercellular communications, including time–response measurements and sensitivity to variations in message concentrations. Potentially the most important element of biocircuit design is matching gate characteristics. Experimental results in this section demonstrate that circuits with mismatched gates are likely to malfunction. In generating biology’s complex genetic regulatory networks, natural forces of selection have resulted in finely tuned interconnections between the different regulatory components. Nature has optimized and matched the kinetic characteristics of these elements so that they cooperatively achieve the desired regulatory behavior. In building de novo biocircuits, we frequently combine regulatory elements that do not interact in their wild-type settings. Therefore, naive coupling of these elements will likely produce systems that do not have the desired behavior. In genetic process engineering, the biocircuit designer first determines the behavioral characteristics of the regulatory components and then modifies the elements until the desired behavior is attained. Below, we show experimental results of using this process to convert a nonfunctional circuit with mismatched gates into a circuit that achieves the correct response.

scholarly journals Correlation of Oxidative Potential with Ecotoxicological and Cytotoxicological Potential of PM10 at an Urban Background Site in Italy

Atmosphere ◽  
2019 ◽  
Vol 10 (12) ◽  
pp. 733 ◽  
Author(s):  
Maria Giulia Lionetto ◽  
Maria Rachele Guascito ◽  
Roberto Caricato ◽  
Maria Elena Giordano ◽  
Anna Rita De Bartolomeo ◽  
...  
Keyword(s):  
Vibrio Fischeri ◽  
Health Effect ◽  
Atmospheric Particulate Matter ◽  
Oxidative Potential ◽  
Urban Background ◽  
Background Site ◽  
Pm10 Mass ◽  
Urban Background Site

Exposure to atmospheric particulate matter (PM) has detrimental effects on health, but specific mechanisms of toxicity are still not fully understood. In recent years, there has been a growing evidence that oxidative stress is an important mechanism of toxicity; however, when acellular oxidative potential (OP) data are correlated with the outcomes of in vitro (or in vivo) toxicological tests there are contrasting results. In this work, an analysis of PM10 health effect indicators was done, using the acellular Dithiotreitol (DTT) assay to retrieve OPDTT, the Microtox® test on Vibrio fischeri bacterium to assess the ecotoxicological potential, and the in vitro MTT assay on the human cell line A549 to estimate the cytotoxicological potential. The objective was to evaluate the correlation among acellular OPDTT and the results from toxicological and ecotoxicological bioassays and how these health-related indicators are correlated with atmospheric PM10 concentrations collected at an urban background site in Southern Italy. Results indicated that both bioassays showed time-dependent and dose-dependent outcomes. Some samples presented significant ecotoxic and cytotoxic response and the correlation with PM10 concentration was limited suggesting that these health endpoints depend on PM10 chemical composition and not only on exposure concentrations. OPDTT showed a statistically significant correlation with PM10 concentrations. MTT and Microtox outcomes were not correlated suggesting that the two toxicological indicators are sensitive to different physical-chemical properties of PM10. Intrinsic oxidative potential OPDTTM (DTT activity normalised with PM10 mass) was correlated with mortality observed with MTT test (normalized with PM10 mass); however, it was not correlated with Microtox outcomes.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document