Klebsiella pneumoniae is a Gram negative, enteric bacterium that frequently causes disease in immunocompromised individuals. These types of infections are often associated with the presence of indwelling medical devices, which provide a site for the organism to attach and subsequently form a biofilm. A key component in K. pneumoniae biofilm formation in vitro is type 3 fimbriae. The two main components of this project have been to determine if type 3 fimbriae are an in vivo virulence factor using a mouse model of catheter associated urinary tract infection (CAUTI) and to examine the mechanism by which the production of type 3 fimbriae are regulated. Using a mouse model in which a silicone tube is implanted into the bladder of mice, mimicking the effects of catheterization, we have been able to show that type 3 fimbriae are required for colonization and persistence. Using different time points and conditions, we demonstrated that there are conditions when type 3 fimbriae alone are sufficient for colonization and other conditions where both type 1 and type 3 fimbriae have unique roles in colonization and persistence. Additionally, competition experiments showed that neither fimbrial mutant alone, or a double mutant in type 1 and type 3 fimbriae could compete with wildtype K. pneumoniae. In most animals, only wild-type bacteria were recovered by 24 hours post-inoculation. This work reinforced the role of type 1 fimbriae in pathogenesis and showed, for the first time, a role for type 3 fimbriae using an in vivo model. Our early work has indicated that type 3 fimbriae are regulated at least in part by the intracellular levels of the secondary messenger molecule cyclic di-GMP. Downstream from the type 3 fimbrial operon a gene encoding a phosphodiesterase is present; the product of this gene breaks down cyclic di-GMP. In the absence of this gene the levels of type 3 fimbrial expression are increased. Also adjacent to the mrk operon is a two-gene operon containing the determinants we have named mrkH and mrkI. mrkH encodes a PilZ domain containing protein, which we have shown binds cyclic di-GMP. Using a transcriptional fusion we have shown that the mrk gene promoter is activated modestly in the presence of MrkH, but when MrkH and MrkI are both present the activity is increased 100-fold. This has lead to the hypothesis that MrkH and MrkI interact, which we have been able to demonstrate using copurification procedures. This interaction appears to occur in a cyclic di-GMP dependent manner with the resulting protein complex binding to the mrk promoter region and activating the expression of type 3 fimbriae.

Periodontal disease is a progressive inflammatory condition that is characterized by the reabsorption of alveolar bone, the destruction of connective tissue, and edentulism. It is caused by a dysbiosis in the oral microbiome as a result of a shift from a Gram-positive aerobic bacterial population, to one that becomes more Gram-negative and anaerobic. Treponema denticola is thought to drive this diseased state based on its role as a keystone periopathogen. A major component of T.denticola’s invasiveness is its motility, which allows the spirochete to penetrate and disseminate through tissues. This motility, which has been seen to be crucial to the invasiveness in other spirochetes through deletion studies, is often regulated by the second messenger, c-di-GMP. In this study, biochemical and biophysical assays were utilized to determine that the predicted diguanylate cyclase TDE0125 converts GTP to c-di-GMP. This elucidates further function of the c-di-GMP regulatory network in T. denticola.

acase@tulane.edu / 1 / Ariel Tusa

Les éléments transposables (ETs), qui sont présents chez tous les organismes vivants et sont impliqués dans un grand nombre de mutations et de réarrangements chromosomiques, apparaissent comme des composants incontournables des génomes. Ils doivent alors être soumis aux mêmes contraintes que les gènes d'hôte. Afin de tester cette hypothèse, nous avons dans un premier temps analysé l'usage des codons des gènes d'ETs et des gènes d'hôte chez cinq espèces : A. thaliana, C. elegans, D. melanogaster, H. sapiens et S. cerevisiae. Les résultats montrent que les ETs sont riches en AT quelle que soit l'espèce hôte : il s'agit donc d'une propriété intrinsèque aux ETs. L'analyse de la composition en bases aux différentes positions des codons montre que la richesse en AT à la 3ème position est inférieure aux valeurs des régions non contraintes des génomes. Ainsi, les ETs ne subissent pas uniquement des biais mutationnels mais sont aussi soumis à de la sélection. L'usage des codons des ETs n'est cependant pas lié à un taux d'expression fort ou faible, ce qui suggère un pattern d'expression particulier pour ces éléments. Dans un deuxième temps, l'analyse de l'abondance relative en di- et en trinucléotides des ETs et des génomes hôtes montre que les ETs possèdent un pattern d'abondance similaire à celui de leur hôte, indépendamment du biais de composition en bases. Cette analyse montre cependant que les gènes de rétrovirus humains et de rétrotransposons à LTR avec un gène env de drosophile ont un pattern différent des gènes d'hôte. L'abondance en dinucléotides semble être un moyen de détecter les rétroéléments potentiellement infectieux. Ce travail suggère un comportement spécifique des ETs qui semblent soumis à des contraintes de sélection particulières permettant le maintien de leur richesse en AT. Cependant, ils subissent aussi une empreinte du génome hôte, probablement de nature structurale.

Ce travail de thèse a été effectué auprès du détecteur ATLAS. Trois méthodes indépendantes sont proposées pour mesurer l'efficacité du déclenchement basé sur la détection de photons. Elles sont d'abord évaluées à l'aide de simulations Monte-Carlo, puis appliquées sur les données enregistrées en 2010. Les deux méthodes utilisant des lots de photons montrent des résultats cohérents au niveau de quelques pourcents. Pour la méthode basée sur un lot d'électrons, la taille du lot est trop faible pour tirer des conclusions. Une mesure de la section efficace de production QCD de di-photons est effectuée sur les données 2010, correspondant à une luminosité de 37.2+/-1.2 pb-1. Elle se base sur une méthode d'ajustement bi-dimensionnel pour extraire le signal. Les sections efficaces en fonction des observables Mγγ, pT γγ et Δφγγ sont comparées avec les prédictions des générateurs DIPHOX et RESBOS. Un bon accord est trouvé pour la variable Mγγ, tandis que des écarts sont observés dans les distributions pTγγ et Δφγγ. Dans l'étude du canal H → γγ basée sur échantillon simulé, une détérioration de 4% dans la limite d'exclusion est observée après incorporation de l'incertitude systématique découlant de la résolution sur la masse invariante de la paire de photons. Dans l'analyse des données réelles, la méthode d'ajustement 2D est également appliquée pour décomposer le bruit de fond dans la gamme de masse invariante [100, 150] GeV. La sensibilité de la recherche du boson de Higgs dans ce canal est alors réévaluée. Dans la gamme de masse [110-140] GeV, une production de Higgs de 3.2 à 4.2 le Modèle standard devrait être exclue avec 1fb-1 de données à √ s = 7 TeV.

La recherche d'un boson de Higgs léger dans le canal H --> gamma gamma dans l'expérience ATLAS nécessite d'excellentes performances du calorimètre électromagnétique et une bonne compréhension des bruits de fond. Ce travail de thèse s'articule donc autour de deux points. Le premier concerne le fonctionnement et les performances du calorimètre électromagnétique. D'abord, des développements sont apportés au code de reconstruction online des calorimètres à Argon liquide, et ses algorithmes sont validés, ce qui inclut un contrôle des données en ligne. Ensuite, deux mesures indépendantes de l'uniformité du calorimètre électromagnétique tonneau sont réalisées, l'une avec les muons cosmiques et portant sur une couverture effective d'environ 20% du calorimètre, et l'autre avec les événements pi0 --> gamma gamma dans les premières collisions à sqrt(s) = 7 TeV, avec une luminosité intégrée de L = 414.8 μb−1. La mesure sur les muons montre que les non-uniformités dans la direction eta sont inférieures à 1.0% dans le compartiment milieu et 1.7% dans le compartiment avant, à 95% de niveau de confiance. Avec les pi0, ces résultats sont améliorés et aboutissent à une dispersion de la réponse entre données et simulation inférieure à 0.7% dans les trois cryostats (tonneaux et bouchons), ce qui est au niveau des performances attendues au démarrage. Le deuxième axe de cette thèse concerne l'extraction de paires non-résonnantes de photons. Deux méthodes sont présentées. La première est une double mesure de pureté utilisant une extrapolation du bruit de fond à partir de régions enrichies en bruit de fond vers une région de signal. La seconde méthode est basée sur une matrice d'efficacités de taille 4x4, entièrement déterminée par la simulation et appliquée événement par événement. Ces méthodes sont appliquées aux données de collision, correspondant à une luminosité intégrée de L = 2.82 pb−1. Un signal di-photons direct de 108.6 ± 19.5 (stat.) ± 34.5 (syst.) avec une pureté de (65.1 ± 8.6 (stat.) ± 8.7 (syst.))% est extrait.

The photoviscosity effect in aqueous solutions of novel poly(4-methacryloyloxyazobenzene-co-N,N-dimethyl acrylamide) (MOAB-DMA) was demonstrated. The observed significant reduction in the zero-shear viscosity upon UV-irradiation of MOAB-DMA aqueous solutions was due to the dissociation of the interchain azobenzene aggregates. Such phenomena can be advantageously used in photoswitchable fluidic devices and in protein separation. Introduction of enzymatically degradable azo cross-links into Pluronic-PAA microgels allowed for control of swelling due to degradation of the cross-links by azoreductases from the rat intestinal cecum. Dynamic changes in the cross-link density of stimuli-responsive microgels enable novel opportunities for the control of gel swelling, of importance for drug delivery and microgel sensoric applications. / Singapore-MIT Alliance (SMA)

Thesis (M.Sc. (Pharmaceutics))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2007.

Contents: Chitosan -- Controlled drug delivery -- Indomethacin -- Inotropic gelation -- Tripolyphosphate (TPP) -- Explotab® -- Ac-Di-Sol® -- Vitamin C / Thesis (M.Sc. (Pharmaceutics))--North-West University, Potchefstroom Campus, 2007.

The connection between T cell activation, plasma membrane order and actin filament dynamics was the main focus of this study. Laurdan and di-4-ANEPPDHQ, membrane order sensing probes, were shown to report only on lipid packing rather than being influenced by the presence of membrane-inserted peptides justifying their use in membrane order studies. These dyes were used to follow plasma membrane order in live cells at 37°C. Disrupting actin filaments had a disordering effect while stabilizing actin filaments had an ordering effect on the plasma membrane, indicating there is a basal level of ordered domains in resting cells. Lowering PI(4,5)P2 levels decreased the proportion of ordered domains strongly suggesting that the connection of actin filaments to the plasma membrane is responsible for the maintaining the level of ordered membrane domains. Membrane blebs, which are detached from the underlying actin filaments, contained a low fraction of ordered domains. Aggregation of membrane components resulted in a higher proportion of ordered plasma membrane domains and an increase in cell peripheral actin polymerization. This strongly suggests that the attachment of actin filaments to the plasma membrane induces the formation of ordered domains. Limited cholesterol depletion with methyl-beta-cyclodextrin triggered peripheral actin polymerization. Cholesterol depleted cells showed an increase in plasma membrane order as a result of actin filament accumulation underneath the membrane. Moderate cholesterol depletion also induced membrane domain aggregation and activation of T cell signaling events. The T cell receptor (TCR) aggregation caused redistribution of domains resulting in TCR patches of higher order and the bulk membrane correspondingly depleted of ordered domains. This suggests the preexistence of small ordered membrane domains in resting T cells that aggregate upon cell activation. Increased actin polymerization at the TCR aggregation sites showed that actin polymerization is strongly correlated with the changes in the distribution of ordered domains. The distribution of the TCR in resting cells and its colocalization with actin filaments is cell cycle dependent. We conclude that actin filament attachment to the plasma membrane, which is regulated via PI(4,5)P2, plays a crucial role in the formation of ordered domains. / <p>At the time of the doctoral defense, the following papers were unpublished and had a status as follows: Paper 2: Submitted. Paper 4: Manuscript.</p>