Thesis (Ph. D.)--Illinois State University, 1996. / Title from title page screen, viewed May 26, 2006. Dissertation Committee: Anthony J. Otsuka (chair), Herman E. Brockman, Alan J. Katz, David F. Weber, Brian J. Wilkinson. Includes bibliographical references (leaves 177-191) and abstract. Also available in print.

München, Techn. Univ., Diss., 2004.

Thesis (Ph.D.)--Baylor University, 2009. / Includes bibliographical references (p. 99-110).

Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2000. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 111-119).

Master of Science / Division of Biology / Michael A. Herman / Stenotrophomonas maltophilia is an opportunistic bacterial pathogen found ubiquitously in the environment. Although S. maltophilia is an emerging pathogen associated with hospital-acquired infections in patients with respiratory diseases, particularly cystic fibrosis, very little is known about its mechanism of pathogenesis in any system. In addition, S. maltophilia isolates vary in pathogenicity to several hosts and are genetically diverse, including variation in virulence factors. In this thesis, I address the genetic basis of S. maltophilia pathogenesis from both host and bacterial perspectives. Our lab has previously developed Caenorhabditis elegans as a model for S. maltophilia infection. Stenotrophomonas is found in relatively high abundance in the microbiome of C. elegans, making it a suitable platform for studying S. maltophilia-host interactions. I performed a transcriptomic analysis to determine C. elegans responses to several S. maltophilia strains of varying pathogenicity. Treatments included K279a, an avirulent clinical isolate, JCMS, a virulent environmental strain isolated in association with nematodes near Manhattan, KS, and JV3, an even more virulent environmental isolate. Overall, I found that most genes (89%) that are differentially expressed in response to pathogenic S. maltophilia strains are upregulated, with many even further upregulated in response to the more virulent strain, JV3. Using information from a variety of transcriptomic datasets, I found that most of these genes are also commonly differentially expressed in C. elegans in response to other pathogens. Many more genes were differentially expressed specifically in response to JV3 when compared to all other strains (221 genes) than JCMS as compared to all other strains (14 genes), suggesting JV3 has unique virulence mechanisms that could explain its observed increased virulence. Candidate genes were chosen from the above differentially expressed gene sets (differentially expressed in response to both pathogenic S. maltophilia strains or in a strain-specific manner) for functional analysis. Mutational analysis of these candidate genes revealed that several mutants caused increased susceptibility of C. elegans to pathogenic S. maltophilia, regardless of the strain(s) that caused differential expression of that gene. Furthermore, many of these mutants also caused increased susceptibility to K279a, suggesting that K279a may also employ virulence mechanisms that wild-type C. elegans are able to defend against. To address the pathogen side of the interaction, we analyzed draft assemblies of the S. maltophilia strains, with the addition of another slightly pathogenic environmental strain, R551-3. We hypothesized that differences in observed pathogenicity and host responses to strains of S. maltophilia could be explained by differences in their genomes. When comparing draft assemblies to their respective reference genomes, few differences were observed. However, several genomic features were present in some strains and absent in others, including components of the CmeABC efflux pump and the Type IV secretion system, that might play a role in different virulence mechanisms. Genome-wide comparison of shared and unique genetic features across many S. maltophilia strains revealed that most S. maltophilia genes are strain-specific, suggesting that many potential virulence factors are unique and have yet to be functionally analyzed. Overall, variation in observed pathogenicity, differences in host transcriptional responses, and comparative genomics of S. maltophilia strains reveal that strain-specific mechanisms play important roles in S. maltophilia pathogenesis.

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Doctor of Philosophy / Biology / Michael A. Herman / Nematodes play an important role in various habitats where numerous factors serve to shape their communities. One such factor is the potentially pathogenic nematode-prey interaction. This project is focused on the elucidation of the genes that the bacterivorous nematode Caenorhabditis elegans employs to respond to the emerging nosocomial bacterial pathogen Stenotrophomonas maltophilia. A virulent S. maltophilia strain JCMS requires the action of several C. elegans conserved innate immune pathways that serve to protect the nematode from other pathogenic bacteria. However, insulin-like DAF-2/16 signaling pathway mutants that are typically pathogen resistant are susceptible to JCMS, and several DAF-2/16 regulated genes are not significantly differentially expressed between JCMS and avirulent E. coli OP50. We have determined the complete set of mRNA transcripts under different bacterial treatments to identify genes that might explain this JCMS specific DAF-2/16 pathway evasion. The identified set included 438 differentially expressed transcripts among pairwise comparisons of wild-type nematodes fed OP50, JCMS or avirulent S. maltophilia K279a. Candidate genes were nominated from this list of differentially expressed genes using a probabilistic functional connection model. Six of seven genes that were highly connected within a gene network generated from this model showed a significant effect on nematode survival by mutation. Of these genes, C48B4.1, mpk-2, cpr-4, clec-67 and lys-6 are needed for combating JCMS, while dod-22 was solely involved in K279a response. Only dod-22 had a documented role in innate immunity, which merits our approach in the identification of gene candidates. To a lesser extent, we have also focused on the identification of virulence factors and the mode of action employed by S. maltophilia. JCMS virulence requires rpfF, xps and involves living bacteria that accumulate in the intestinal lumen. Additionally, the bacterial secretion encoding genes cs, p773, p1176, pi1y1 and xdi are involved in JCMS evasion of daf-2. In summary, we have discovered a novel host-pathogen interaction between C. elegans and S. maltophilia JCMS, revealed genes that are involved in each partner of the interaction, and established a new animal model for the study of S. maltophilia mode of action.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:30:24Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2008-08-15Bitstream added on 2014-06-13T19:00:31Z : No. of bitstreams: 1 demant_car_dr_botfca.pdf: 567683 bytes, checksum: 020907ed10052d4741c5f2e1c5861dfb (MD5) / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A mamona pode ser utilizada para mais de 700 finalidades diferentes, porém a sua toxidez é o limitante principalmente para o uso restrito da torta originada após a extração do óleo. Para as análises utilizou-se um organismo com o modo de reação a medicamentos e toxinas semelhante ao ser humano, o nematóide Caenorhabditis elegans, o qual tem sido amplamente utilizado pela indústria farmacêutica. O trabalho teve inicio com ensaios preliminares os quais se utilizaram culturas de C. elegans. Estas foram expostas às toxinas que foram colocadas em pequenas cavidades no meio de cultura, porém, devido à falta de praticidade do método, à difícil leitura e sua degradação pela E. coli, passou-se a realizar os testes em placas de 24 poços transparentes contendo apenas água, o nematóide e a toxina. Os resultados mostraram que o teste utilizando placas de 24 poços para exposição do nematóide, e a extração feita através da homogeneização, seguida por banho-maria seguida por centrifugação se mostrou eficiente para medir a ricina sendo semelhantes aos obtidos pelos testes de radioimunodifusão e Elisa, testes bastante específicos, porém de custo mais elevado. O presente trabalho teve por objetivo desenvolver um bioensaio para quantificar a ricina tóxica da mamona, pois a relação entre as análises realizadas por diferentes métodos de quantificação existentes, nem sempre refletem a toxidez real, podendo ocorrer que sementes analisadas por estes métodos, apresentem menor teor de ricina, embora sejam mais tóxicas do que outras sementes que tenham maior teor de ricina quando analisada pelo método. Isto se deve aos métodos empregados que medem além da ricina o RCA Ricinus Communis Aglutimina, um composto menos tóxico do que a ricina pura. / The castor oil can be used to 700 different products but its toxicity limits mainly the use of the castor bean cake, the product you have after extract the oil. The present reseach developed a bioassay to quantify the ricin content on castor bean seed because the relationship between the analyses performed by different quantifying methods not always reflect the actual toxicity, witch can occur that seeds analysed by these methods have lower ricin levels although are more toxic than other seeds, because when it test not only the ricin but also the complex ricin + RCA Ricinus Communis Algutimin is measured and the RCA is less toxic than the pure ricin. That is why it was used an organism that has similarities in the way the human body reacts to drugs and toxin, choosing to use the Caenorhabditis elegans that has been used to the pharmaceutical industry. This assay started with preliminary assays using C. elegans colonies that were exposed to the toxins placed in small holes did in the media , but it was hard to read and the E. coli degradation, the method changed to the 24 well plates with water, nematode and the ricin. The results showed the method is efficient to measure ricin and very similar to the radio-imuno-diffusion and the Elisa, very specific tests, but expensive with some operational problems.

Submitted by Luiz Felipe Barbosa (luiz.fbabreu2@ufpe.br) on 2015-04-17T14:59:22Z No. of bitstreams: 2 Tese Lucia Raquel Ramos Berger.pdf: 4046628 bytes, checksum: 24c661f71d38a470b0140037dc947dcd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-04-17T14:59:22Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Tese Lucia Raquel Ramos Berger.pdf: 4046628 bytes, checksum: 24c661f71d38a470b0140037dc947dcd (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2013-12-19 / CAPES CNPq FACEPE / Nos últimos anos, muitos estudos têm demonstrado o interesse em relação à produção e aplicação dos biopolímeros quitina e quitosana como materiais funcionais na medicina, farmácia, alimentação, biologia e engenharia. Especialmente devido a suas características únicas como biocompatibilidade, biodegradabilidade, não- toxicidade, atividade antimicrobiana, capacidade quelante e fácil produção. Após a celulose, a quitina é o segundo composto orgânico mais abundante na Terra, e é encontrado naturalmente como elemento estrutural em invertebrados e paredes celulares de fungos, principalmente na ordem Mucorales (classe Zygomycetes). A quitosana é obtida a partir da desacetilação da quitina (poli-(1-4)-2-acetamida-2-desoxi-β-D-glicosamina). A produção simultânea desses polímeros por via microbiológica mostrou ser vantajosa quando comparada com a extração tradicional a partir de crustáceos. A produção controlada por fermentação têm permitido o uso de resíduos agroindustriais como substratos de baixo custo, tais como: milhocina, manipueira, melaço e casca de mamão, o que corresponde a fontes de nutrientes alternativas para as culturas de fungos.Entre as várias aplicações da quitosana , destaca-se a sua capacidade de formar membranas, que podem ser aplicadas durante a remoção de metais pesados em ambientes aquosos . Esse método poderia ser considerado alternativa promissora, tendo em vista a inviabilidade operacional e o alto custo dos procedimentos habituais para remoção de metais. O objetivo deste estudo foi selecionar as melhores condições de cultivo para a produção satisfatória de quitina e quitosana a partir de Cunninghamella elegans e Rhizopus arrhizus e posterior aplicação de membranas de quitosana para a remoção de cádmio em soluções aquosas. Inicialmente, a produção de biomassa e de biopolímeros por estes fungos foi realizada através dos seguintes meios de cultura: meio específico modificado para Mucorales, e meios alternativos enriquecidos com milhocina (como fonte de nitrogênio) e suplementados manipueira, melaço ou suco de casca de mamão (como fontes de carbono). As caracterizações físico-químicas realizadas foram: infravermelho, difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura, viscosidade, massa molecular, termogravimetria e densidade calorimétrica. Foi realizada a comparação entre as membranas obtidas utilizando quitosana fúngica com baixa massa molecular e quitosana comercial com massas moleculares baixa e média. Essas membranas de quitosana foram aplicadas para a remoção de Cd ( II ) a partir de soluções aquosas. E a remoção de cádmio foi estimada utilizando as análises de voltametria de redissolução anódica e voltametria de onda quadrada. Os resultados mostraram claramente as maiores produções de biomassa entre 16,00-24,60 g/L e produção de quitosana entre 77,78-77,76 mg/g obtidas utilizando os meios de cultura alternativos para R. arrhizus e C. elegans, respectivamente. Por outro lado, as produções mais elevadas de quitina de 137,17 e 235,00 mg/g foram obtidas usando os mesmos fungos e o meio de cultura padrão para Mucorales. A caracterização físico-química dos polímeros foi semelhante à encontrada para a quitina e quitosana comerciais utilizadas como padrões. A remoção de aproximadamente 100% de cádmio utilizando a membrana de quitosana de baixo custo sugere uma alternativa para complementar, ou até mesmo substituir, procedimentos de alto custo e baixa eficiência na descontaminação de efluentes industriais por metais pesados.

Made available in DSpace on 2014-06-12T15:02:45Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo1639_1.pdf: 2250705 bytes, checksum: a76f9f7b3d4a282323a0967162f24b32 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2009 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / O fenantreno é um hidrocarboneto aromático policíclico (HAP), constituído por três anéis de benzeno, com características tóxicas, mutagênicas e carcinogênicas, podendo ser degradado por microorganismos. Neste trabalho foi avaliado o metabolismo do fenantreno por Cunninghamella elegans UCP 542, associado ou não a salinidade. O processo de germinação, crescimento e morfologia de C. elegans e produção de quitina e quitosana foram avaliados no meio de cultivo sintético para Mucorales, tendo como controle e tratado as concentrações de 0,1 e 0,2mM de fenantreno. Cerca de 93,75% dos esporangíolos foram capazes de germinar com fenantreno a 0,1mM, como única fonte de carbono. Contudo, os resultados indicaram que o crescimento radial com o fenantreno 0,1mM, apenas retarda o desenvolvimento da colônia. No entanto, fenantreno a 0,2mM inibiu totalmente a germinação e o crescimento, devido à alta toxicidade, confirmado pelo microcrustáceo Artemia salina. Eletrondensidade e entumescimento aumentados foram mediados pelo fenantreno durante a germinação dos esporangíolos. C. elegans demonstrou ser um fungo halofilíco. Com fenantreno a 0,1mM observou-se uma biomassa de 4,6g/L, comparável ao controle (5,77g/L). Os resultados inéditos obtidos sugerem que fenantreno a 0,1mM influencia a produção de quitina e quitosana por C. elegans, contudo, quando associado à glicose o fenantreno atuou positivamente, como condição mais favorável para os processos de remoção do fenantreno