Biotechnology Commons^™

Oxidative Stress, Metabolomics Profiling, And Mechanism Of Local Anesthetic Induced Cell Death In Yeast, Cory Honsinger Thomas Boone, Ryan A. Grove, Dana Adamcova, Javier Seravalli, Jiri Adamec

Department of Biochemistry: Faculty Publications

The World Health Organization designates lidocaine as an essential medicine in healthcare, greatly increasing the probability of human exposure. Its use has been associated with ROS generation and neurotoxicity. Physiological and metabolomic alterations, and genetics leading to the clinically observed adverse effects have not been temporally characterized. To study alterations that may lead to these undesirable effects, Saccharomyces cerevisiae grown on aerobic carbon sources to stationary phase was assessed over 6 h. Exposure of an LC₅₀ dose of lidocaine, increased mitochondrial depolarization and ROS/RNS generation assessed using JC-1, ROS/RNS specific probes, and FACS. Intracellular calcium also increased, assessed by …

Toxoplasma Dj-1 Regulates Organelle Secretion By A Direct Interaction With Calcium-Dependent Protein Kinase 1, Matthew A. Child, Megan Garland, Ian Foe, Peter Madzelan, Moritz Treeck, Wouter A. Van Der Linden, Kristina Oresic Bender, Evanthie Weerapana, Mark A. Wilson, John C. Boothroyd, Michael L. Reese

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Human DJ-1 is a highly conserved and yet functionally enigmatic protein associated with a heritable form of Parkinson’s disease. It has been suggested to be a redox-dependent regulatory scaffold, binding to proteins to modulate their function. Here we present the X-ray crystal structure of the Toxoplasma orthologue Toxoplasma gondii DJ-1 (TgDJ-1) at 2.1-A resolution and show that it directly associates with calcium-dependent protein kinase 1 (CDPK1). The TgDJ-1 structure identifies an orthologously conserved arginine dyad that acts as a phospho-gatekeeper motif to control complex formation. We determined that the binding of TgDJ-1 to CDPK1 is sensitive to oxidation and calcium, …

Seasonal Switchgrass Ecotype Contributions To Soil Organic Carbon, Deep Soil Microbial Community Composition And Rhizodeposit Uptake During An Extreme Drought, Catherine E. Stewart, Damaris Roosendaal, Karolien Denef, Elizabeth Pruessner, Louise H. Comas, Gautam Sarath, Virginia L. Jin, Marty R. Schmer, Madhavan Soundararajan

Department of Biochemistry: Faculty Publications

The importance of rhizodeposit C and associated microbial communities in deep soil C stabilization is relatively unknown. Phenotypic variability in plant root biomass could impact C cycling through belowground plant allocation, rooting architecture, and microbial community abundance and composition. We used a pulse-chase ¹³C labeling experiment with compound-specific stable-isotope probing to investigate the importance of rhizodeposit C to deep soil microbial biomass under two switchgrass ecotypes (Panicum virgatum L., Kanlow and Summer) with contrasting root morphology. We quantified root phenology, soil microbial biomass (phospholipid fatty acids, PLFA), and microbial rhizodeposit uptake (¹³C-PLFAs) to 150 cm over …

Secs (Sinusoidal Endothelial Cells), Liver Microenvironment, And Fibrosis, Vaishaali Natarajan, Edward N. Harris, Srivatsan Kidambi

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Liver fibrosis is awound-healing response to chronic liver injury such as alcoholic/nonalcoholic fatty liver disease and viral hepatitis with no FDA-approved treatments. Liver fibrosis results in a continual accumulation of extracellular matrix (ECM) proteins and paves the way for replacement of parenchyma with nonfunctional scar tissue. The fibrotic condition results in drastic changes in the local mechanical, chemical, and biological microenvironment of the tissue. Liver parenchyma is supported by an efficient network of vasculature lined by liver sinusoidal endothelial cells (LSECs). These nonparenchymal cells are highly specialized resident endothelial cell type with characteristic morphological and functional features. Alterations in LSECs …

Gene Duplication And Neo-Functionalization In The Evolutionary And Functional Divergence Of The Metazoan Copper Transporters Ctr1 And Ctr2, Brandon L. Logeman, L. Kent Wood, Jaekwoon Lee, Dennis J. Thiele

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Copper is an essential element for proper organismal development and is involved in a range of processes, including oxidative phosphorylation, neuropeptide biogenesis, and connective tissue maturation. The copper transporter (Ctr) family of integral membrane proteins is ubiquitously found in eukaryotes and mediates the high-affinity transport of Cu_ across both the plasma membrane and endomembranes. Although mammalian Ctr¹ functions as a Cu_ transporter for Cu acquisition and is essential for embryonic development, a homologous protein, Ctr², has been proposed to function as a low-affinity Cu transporter, a lysosomal Cu exporter, or a regulator of Ctr¹ activity, but …

Carbon And Acyl Chain Flux During Stress-Induced Triglyceride Accumulation By Stable Isotopic Labeling Of The Polar Microalga Coccomyxa Subellipsoidea C169, James W. Allen, Concetta C. Dirusso, Paul N. Black

Department of Biochemistry: Faculty Publications

Deriving biofuels and other lipoid products from algae is a promising future technology directly addressing global issues of atmospheric CO₂ balance. To better understand the metabolism of triglyceride synthesis in algae, we examined their metabolic origins in the model species, Coccomyxa subellipsoidea C169, using stable isotopic labeling. Labeling patterns arising from [U-¹³C]glucose, ¹³CO₂, or D₂O supplementation were analyzed by GC-MS and/or LC-MS over time courses during nitrogen starvation to address the roles of catabolic carbon recycling, acyl chain redistribution, and de novo fatty acid (FA) synthesis during the expansion of the lipid …

Quantification Of Cell Signaling Networks Using Kinase Activity Chemosensors, Jon R. Beck, Edward N. Harris, Cliff I. Stains

Department of Biochemistry: Faculty Publications

The ability to directly determine endogenous kinase activity in tissue homogenates provides valuable insights into signaling aberrations that underlie disease phenotypes. When activity data is collected across a panel of kinases, a unique “signaling fingerprint” is generated that allows for discrimination between diseased and normal tissue. Here we describe the use of peptide-based kinase activity sensors to fingerprint the signaling changes associated with disease states. This approach leverages the phosphorylation-sensitive sulfonamido-oxine (Sox) fluorophore to provide a direct readout of kinase enzymatic activity in unfractionated tissue homogenates from animal models or clinical samples. To demonstrate the application of this technology, we …

Phylogenomic Analysis Of Copepoda (Arthropoda, Crustacea) Reveals Unexpected Similarities With Earlier Proposed Morphological Phylogenies, Seong-Il Eyun

Nebraska Center for Biotechnology: Faculty and Staff Publications

Background: Copepods play a critical role in marine ecosystems but have been poorly investigated in phylogenetic studies. Morphological evidence supports the monophyly of copepods, whereas interordinal relationships continue to be debated. In particular, the phylogenetic position of the order Harpacticoida is still ambiguous and inconsistent among studies. Until now, a small number of molecular studies have been done using only a limited number or even partial genes and thus there is so far no consensus at the order-level.

Results: This study attempted to resolve phylogenetic relationships among and within four major copepod orders including Harpacticoida and the phylogenetic position of …

Evolutionary History Of Chemosensory-Related Gene Families Across The Arthropoda, Seong-Il Eyun, Ho Young Soh, Marijan Posavi, James B. Munro, Daniel S.T. Hughes, Shwetha C. Murali, Jiaxin Qu, Shannon Dugan, Sandra L. Lee, Hsu Chao, Huyen Dinh, Yi Han, Harshavardhan Doddapaneni, Kim C. Worley, Donna M. Muzny, Eun-Ok Park, Joana C. Silva, Richard A. Gibbs, Stephen Richards, Carol Eunmi Lee

Nebraska Center for Biotechnology: Faculty and Staff Publications

Chemosensory-related gene (CRG) families have been studied extensively in insects, but their evolutionary history across the Arthropoda had remained relatively unexplored. Here, we address current hypotheses and prior conclusions on CRG family evolution using a more comprehensive data set. In particular, odorant receptors were hypothesized to have proliferated during terrestrial colonization by insects (hexapods), but their association with other pancrustacean clades and with independent terrestrial colonizations in other arthropod subphyla have been unclear. We also examine hypotheses on which arthropod CRG family is most ancient. Thus, we reconstructed phylogenies of CRGs, including those from new arthropod genomes and transcriptomes, and …

A Method For Measuring The Attachment Strength Of The Cestode Hymenolepis Diminuta To The Rat Intestine, Wanchuan Xie, Gábor R. Rácz, Benjamin S. Terry, Scott Lyell Gardner

Scott L. Gardner Publications

A unique adaptation of many internal parasites of mammals is their ability to stay in the intestine for extended periods of time and resist the normal peristaltic movements and forces that push and expel material. To better understand parasite adhesion behavior and replicate their attachment method in medical devices, an experiment was designed and performed using the rat tapeworm, Hymenolepis diminuta. The experiment employed a tensile test machine and a digital scale and was designed to calculate the attachment strength of the scolex to the mucosa through the change of the value of the digital scale during the tensile …

Transcriptomic Analyses Of Cathatranthus Roseus Hairy Roots Overexpressing Crmyc2 And Orca3 And Roles Of Cross-Family Transcription Factor Interaction In Terpenoid Indole Alkaloid Biosynthesis, Xueyi Sui

Theses and Dissertations--Plant and Soil Sciences

Catharanthus roseus (Madagascar periwinkle), is a well-known medicinal plant that produces a vast array of terpenoid indole alkaloids (TIAs), including two anticancer compounds vinblastine and vincristine. Industrial scale production of TIAs is hampered by the difficulties of total chemical synthesis of these compounds and the fragmented knowledge on TIA pathway. Transcriptional regulation of the TIA biosynthetic pathway has not been thoroughly investigated in Catharanthus and only a few structural genes have been identified as the targets of two master regulators: the basic helix-loop-helix (bHLH) transcription factor (TF) CrMYC2 and APETALA2/ETHYLENE RESPONSE FACTOR (AP2/ERF), ORCA3. Next generation sequencing (NGS) has been …

Ammonium Removal And Biomass Production By Unicellular Cyanobacterium Synechococcus Sp., Piroonporn Srimongkol

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

Using microalgae as a biofuel feedstock has played more attention over a decade. The cultivation of microalgae requires high water use and high initial investment that can make the process still not economically appealing. This study attempted to examine the potential for using brackish shrimp aquaculture effluents as culture medium for algal biomass production. To investigate whether algae could be used to remove ammonium from brackish shrimp aquaculture wastewater, marine cyanobacterium, Synechococcus sp. was cultured in BG-11 medium supplemented with Turks Island salt solution and different concentrations of NH4Cl (10-40 mg N L-1) for 18 days. The results showed that, …

การผลิตบีตากลูแคนจากยีสต์ดำ Aureobasidium Thailandense และการประยุกต์เป็นส่วนผสมของเยลลีพรีไบโอติก, นันทัชพร ก่าหยั่นนะ

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

วัตถุประสงค์ของงานวิจัยนี้คือเพื่อหาภาวะที่เหมาะสมในการผลิตบีตากลูแคนจาก Aureobasidium thailandense NRRL 58543 และศึกษาผลกระทบของน้ำหนักโมเลกุลบีตากลูแคนต่อคุณสมบัติพรีไบโอติก และประยุกต์ใช้ในการผลิตเยลลี ปริมาณการผลิตบีตากลูแคนสูงสุด (37.73±0.15 กรัมต่อลิตร) กับความขาวที่ยอมรับได้ (ดัชนีความขาว ≥ 48) ได้รับหลังจากที่เลี้ยง A. thailandense NRRL 58543 ในอาหารสูตร production medium โดยมีโซเดียมไนเตรท ร้อยละ 0.06 (โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) เป็นแหล่งไนโตรเจน เสริมด้วยน้ำมันดอกทานตะวันร้อยละ 8.17 (โดยปริมาตรต่อปริมาตร) มีค่า pH เริ่มต้น 6.5 ภายใต้สภาวะการเขย่าที่ 150 รอบต่อนาที อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส เป็นเวลา 4 วัน บีตากลูแคนที่ได้ถูกนำมาย่อยด้วยเอนไซม์บีตากลูแคนเนสทางการค้า ได้เป็นบีตากลูแคนไฮโดรไลเซทซึ่งประกอบด้วยน้ำตาลกลูโคสและโอลิโกแซ็กคาไรด์ มีน้ำหนักโมเลกุลเฉลี่ย 77,720 ดาลตัน ผลได้ของการย่อยบีตากลูแคนไฮโดรไลเซทด้วยน้ำย่อยเทียมเป็นเวลา 4 ชั่วโมง คือร้อยละ 26.51 ขณะที่บีตากลูแคนดั้งเดิมทนต่อการย่อยได้ นอกจากนั้นยังพบว่าบีตากลูแคนดั้งเดิมที่ 2 มิลลิกรัม คาร์บอน/มิลลิลิตร สามารถกระตุ้นการเติบโตของ Lactobacillus casei และ L. brevis ได้มากกว่า 1.8 เท่า เมื่อเทียบกับบีตากลูแคนไฮโดรไลเซท ภายหลังจากที่บ่มเป็นเวลา 48 ชั่วโมง บีตากลูแคนดั้งเดิมถูกนำมาใช้เป็นส่วนผสมสำหรับการผลิตเยลลี เมื่อนำบีตากลูแคนดั้งเดิมที่ความเข้มข้นสูงสุดร้อยละ 0.5 (โดยน้ำหนักต่อปริมาตร) ผสมร่วมกับเยลลี พบว่าเป็นที่ยอมรับทางประสาทสัมผัสที่ประกอบด้วย สี ความยืดหยุ่น ความเหนียว และความชอบโดยรวม จากผู้บริโภคจำนวน 30 คน เยลลีพรีไบโอติกที่ผลิตได้นี้สามารถเก็บรักษาที่อุณหภูมิห้องได้นาน 7 วัน

คอมพิวเตอร์วิทัศน์เพื่อการจำแนกขนาดไก่ก่อนการนำอวัยวะภายในออก, บุญยเกียรติ ฉายเทพประสิทธิ์

Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)

ความสม่ำเสมอของขนาดซากไก่เป็นปัจจัยหนึ่งของการเกิดปัญหาไก่ไส้แตก ซึ่งปัญหานี้มักพบในขั้นตอนการนำเอาอวัยวะภายในออก เมื่อเกิดปัญหาไก่ไส้แตกพนักงานในโรงงานผลิตไก่ต้องเสียเวลาทำความสะอาด และเสียเวลา จึงทำให้ต้นทุนการผลิตเนื้อไก่สูงขึ้น โดยปรกติขนาดของซากไก่ถูกควบคุม ด้วยน้ำหนักและอายุของไก่ แต่ในความเป็นจริง ขนาดไก่ มีความสัมพันธ์กับน้ำหนักและอายุ เพียงเล็กน้อย งานวิจัยนี้จึงนำเสนอวิธีการตรวจสอบความสม่ำเสมอของซากไก่ ด้วยวิธีการประมวลผลภาพดิจิทัล โดยงานวิจัยนี้แบ่งออกเป็นสองส่วน ได้แก่ ส่วนแรกนำเสนอวิธีการตัดแบ่งส่วนซากไก่ซึ่งเกิดจากการประมวลผลร่วมกันสามวิธีการ ได้แก่ การใช้แบ่งส่วนภาพด้วยสีการใช้ฟิลเตอร์โครงสร้างส่วนประกอบ และการใช้สัณฐานวิทยาของภาพ โดย งานวิจัยนี้ใช้ 5 ตัวชี้วัด เพื่อเปรียบเทียบประสิทธิภาพของกระบวนการ และงานวิจัยส่วนที่สองเป็นการนำเสนอวิธีการตรวจและสังเกตความสม่ำเสมอของขนาดซากไก่ หลังจากที่ภาพไก่ถูกตัดแยกด้วยกระบวนการแยกภาพซากไก่จากการวิจัยส่วนแรก ซึ่งงานวิจัยนี้ได้ทดสอบวิธีการนำเสอน 4 วิธีการ ซึ่งพบว่า วิธีการที่อยู่บนพื้นฐานของลายเซ็นภาพดิจิทัลทีมีการกำหนด ช่วงขอบเขตการยอมรับ เป็นวิธีการที่เหมาะสมที่สุด สำหรับการตรวจสอบความสม่ำเสมอของภาพซากไก่