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Abstract Background Soybean establishes a mutualistic interaction with nitrogen-fixing rhizobacteria, acquiring most of its nitrogen requirements through symbiotic nitrogen fixation. This crop is susceptible to water deficit; evidence suggests that its nodulation status—whether it is nodulated or not—can influence how it responds to water deficit. The translational control step of gene expression has proven relevant in plants subjected to water deficit. Results Here, we analyzed soybean roots’ differential responses to water deficit at transcriptional, translational, and mixed (transcriptional + translational) levels. Thus, the transcriptome and translatome of four combined-treated soybean roots were analyzed. We found hormone metabolism-related genes among the differentially expressed genes (DEGs) at the translatome level in nodulated and water-restricted plants. Also, weighted gene co-expression network analysis followed by differential expression analysis identified gene modules associated with nodulation and water deficit conditions. Protein-protein interaction network analysis was performed for subsets of mixed DEGs of the modules associated with the plant responses to nodulation, water deficit, or their combination. Conclusions Our research reveals that the stand-out processes and pathways in the before-mentioned plant responses partially differ; terms related to glutathione metabolism and hormone signal transduction (2 C protein phosphatases) were associated with the response to water deficit, terms related to transmembrane transport, response to abscisic acid, pigment metabolic process were associated with the response to nodulation plus water deficit. Still, two processes were common: galactose metabolism and branched-chain amino acid catabolism. A comprehensive analysis of these processes could lead to identifying new sources of tolerance to drought in soybean.

Abstract Background Mammalian testis is a highly complex and heterogeneous tissue. This complexity, which mostly derives from spermatogenic cells, is reflected at the transcriptional level, with the largest number of tissue-specific genes and long noncoding RNAs (lncRNAs) compared to other tissues, and one of the highest rates of alternative splicing. Although it is known that adequate alternative-splicing patterns and stage-specific isoforms are critical for successful spermatogenesis, so far only a very limited number of reports have addressed a detailed study of alternative splicing and isoforms along the different spermatogenic stages. Results In the present work, using highly purified stage-specific testicular cell populations, we detected 33,002 transcripts expressed throughout mouse spermatogenesis not annotated so far. These include both splice variants of already annotated genes, and of hitherto unannotated genes. Using conservative criteria, we uncovered 13,471 spermatogenic lncRNAs, which reflects the still incomplete annotation of lncRNAs. A distinctive feature of lncRNAs was their lower number of splice variants compared to protein-coding ones, adding to the conclusion that lncRNAs are, in general, less complex than mRNAs. Besides, we identified 2,794 unannotated transcripts with high coding potential (including some arising from yet unannotated genes), many of which encode unnoticed putative testis-specific proteins. Some of the most interesting coding splice variants were chosen, and validated through RT-PCR. Remarkably, the largest number of stage-specific unannotated transcripts are expressed during early meiotic prophase stages, whose study has been scarcely addressed in former transcriptomic analyses. Conclusions We detected a high number of yet unannotated genes and alternatively spliced transcripts along mouse spermatogenesis, hence showing that the transcriptomic diversity of the testis is considerably higher than previously reported. This is especially prominent for specific, underrepresented stages such as those of early meiotic prophase, and its unveiling may constitute a step towards the understanding of their key events.

Feed efficiency significantly impacts the economics of beef production and is influenced by biological and environmental factors. The rumen microbiota plays a crucial role in efficiency, with studies increasingly focused on its relationship with different rearing systems. This study analyzed 324 rumen samples from bulls and steers categorized as high and low efficiency based on residual feed intake. The animals were fed two diets (postweaning and finishing) and rumen samples were sequenced using a reduced representation sequencing (RRS) based approach. The results indicated that diet significantly affected microbial diversity and abundance. In postweaning diets, Actinomycetota, particularly Bifidobacterium, were prevalent, aiding carbohydrate fermentation. In contrast, Acetoanaerobium was identified in finishing diets, likely contributing to acetate production. Additionally, Bacteroides and Butyrivibrio were abundant during postweaning, known for fiber degradation and volatile fatty acid production. Notably, Prevotella and Fibrobacter succinogenes were associated with high feed intake and nutrient utilization, indicating their potential as microbial biomarkers. However, alpha diversity indices showed no significant relationship with feed efficiency, suggesting that diversity alone may not adequately reflect the complexity of feed efficiency phenotypes. These findings highlight the importance of diet and microbial interactions on feed efficiency and suggest further research to explore these microbial contributions to precision feeding strategies.

Abstract Infection with high-risk human papillomaviruses like HPV-16 and HPV-18 is highly associated with the development of cervical and other cancers. Malignant transformation requires viral oncoproteins E5, E6 and E7, which promote cell proliferation and increase DNA damage. Oxidative stress and hypoxia are also key factors in cervical malignant transformation. Increased levels of reactive species of oxygen (ROS) and nitrogen (RNS) are found in the hypoxic tumor microenvironment, promoting genetic instability and invasiveness. In this work, we studied the combined effect of E5, E6 and E7 and hypoxia in increasing oxidative stress and promoting DNA damage and nuclear architecture alterations. HaCaT cells containing HPV-18 viral oncogenes (HaCaT E5/E6/E7-18) showed higher ROS levels in normoxia and higher levels of RNS in hypoxia compared to HaCaT parental cells, as well as higher genetic damage in hypoxia as measured by γH2AX and comet assays. In hypoxia, HaCaT E5/E6/E7-18 increased its nuclear dry mass and both cell types displayed marked heterogeneity in nuclear dry mass distribution and increased nuclear foci. Our results show contributions of both viral oncogenes and hypoxia to oxidative stress, DNA damage and altered nuclear architecture, exemplifying how an altered microenvironment combines with oncogenic transformation to promote tumor progression.

Introduction:Trypanosoma cruzi, Trypanosoma brucei, and Leishmania spp., commonly referred to as TriTryps, are a group of protozoan parasites that cause important human diseases affecting millions of people belonging to the most vulnerable populations worldwide. Current treatments have limited efficiencies and can cause serious side effects, so there is an urgent need to develop new control strategies. Presently, the identification and prioritization of appropriate targets can be aided by integrative genomic and computational approaches.Methods: In this work, we conducted a genome-wide multidimensional data integration strategy to prioritize drug targets. We included genomic, transcriptomic, metabolic, and protein structural data sources, to delineate candidate proteins with relevant features for target selection in drug development.Results and Discussion: Our final ranked list includes proteins shared by TriTryps and covers a range of biological functions including essential proteins for parasite survival or growth, oxidative stress-related enzymes, virulence factors, and proteins that are exclusive to these parasites. Our strategy found previously described candidates, which validates our approach as well as new proteins that can be attractive targets to consider during the initial steps of drug discovery.

In the original publication [...]

Soybean (Glycine max (L.) Merr.) establishes symbiosis with rhizobacteria, developing the symbiotic nodule, where the biological nitrogen fixation (BNF) occurs. The redox control is key for guaranteeing the establishment and correct function of the BNF process. Plants have many antioxidative systems involved in ROS homeostasis and signaling, among them a network of thio- and glutaredoxins. Our group is particularly interested in studying the differential response of nodulated soybean plants to water-deficit stress. To shed light on this phenomenon, we set up an RNA-seq experiment (for total and polysome-associated mRNAs) with soybean roots comprising combined treatments including the hydric and the nodulation condition. Moreover, we performed the initial identification and description of the complete repertoire of thioredoxins (Trx) and glutaredoxins (Grx) in soybean. We found that water deficit altered the expression of a greater number of differentially expressed genes (DEGs) than the condition of plant nodulation. Among them, we identified 12 thioredoxin (Trx) and 12 glutaredoxin (Grx) DEGs, which represented a significant fraction of the detected GmTrx and GmGrx in our RNA-seq data. Moreover, we identified an enriched network in which a GmTrx and a GmGrx interacted with each other and associated through several types of interactions with nitrogen metabolism enzymes.

It is generally accepted that the presence of ORFs in the 5′ untranslated region of eukaryotic transcripts modulates the production of proteins by controlling the translation initiation rate of the main CDS. In trypanosomatid parasites, which almost exclusively depend on post-transcriptional mechanisms to regulate gene expression, translation has been identified as a key step. However, the mechanisms of control of translation are not fully understood. In the present work, we have annotated the 5′UTRs of the Trypanosoma cruzi genome both in epimastigotes and metacyclic trypomastigotes and, using a stringent classification approach, we identified putative regulatory uORFs in about 9% of the analyzed 5′UTRs. The translation efficiency (TE) and translational levels of transcripts containing putative repressive uORFs were found to be significantly reduced. These findings are supported by the fact that proteomic methods only identify a low number of proteins coded by transcripts containing repressive uORF. We additionally show that AUG is the main translation initiator codon of repressive uORFs in T. cruzi. Interestingly, the decrease in TE is more pronounced when the uORFs overlaps the main CDS. In conclusion, we show that the presence of the uORF and features such as initiation codon and/or location of the uORFs may be acting to fine tune translation levels in these parasites.

Most signals involved in post-transcriptional regulatory networks are located in the untranslated regions (UTRs) of the mRNAs. Therefore, to deepen our understanding of gene expression regulation, delimitation of these regions with high accuracy is needed. The trypanosomatid lineage includes a variety of parasitic protozoans causing a significant worldwide burden on human health. Given their peculiar mechanisms of gene expression, these organisms depend on post-transcriptional regulation as the main level of gene expression control. In this context, the definition of the UTR regions becomes of key importance. We have developed UTR-mini-exon (UTRme), a graphical user interface (GUI) stand-alone application to identify and annotate 5′ and 3′ UTR regions in a highly accurate way. UTRme implements a multiple scoring system tailored to address the issue of false positive UTR assignment that frequently arise because of the characteristics of the intergenic regions. Even though it was developed for trypanosomatids, the tool can be used to predict 3′ sites in any eukaryote and 5′ UTRs in any organism where trans-splicing occurs (such as the model organism C. elegans). UTRme offers a way for non-bioinformaticians to precisely determine UTRs from transcriptomic data. The tool is freely available via the conda and github repositories.

La hipoxia es un factor fundamental en el proceso de génesis tumoral, así como en patologías precursoras de cáncer, como es el Liquen Plano Oral (LPO). Objetivo: Determinar si es posible establecer una correlación entre las alteraciones que sufren queratinocitos normales en un microambiente hipóxico in vitro y alteraciones que aparecen en los queratinocitos en el epitelio de la mucosa oral en el contexto de la patología LPO. Métodos: Se estudiaron los cambios morfológicos mediante microscopía de contraste de fases, y la detección de marcadores asociados a hipoxia de queratinocitos humanos (HaCaT), como modelo celular oral, en un microambiente hipóxico generado por la variante del método “Hipoxia inducida por cubreobjetos”. Resultados: Mediante microscopía confocal se observó la presencia de los marcadores de hipoxia GLUT-1 y aductos de pimonidazol (Hipoxyprobe) en los cultivos celulares de HaCaT expuestos a un microambiente hipóxico. Además, se observó la presencia del marcador GLUT-1 mediante inmunohistoquímica en tejido epitelial humano derivado de biopsias de la patología LPO. Conclusiones: Se estableció una correlación entre las alteraciones detectadas en queratinocitos humanos inducidos a un microambiente hipóxico in vitro y las alteraciones detectadas in vivo en tejido epitelial de la mucosa oral.

Commitment of adult stem cells involves the activation of specific gene networks regulated from transcription to protein synthesis. Here, we used ribosome profiling to identify mRNAs regulated at the translational level, through both differential association to polysomes and modulation of their translational rates. We observed that translational regulation during the differentiation of human adipose-derived stromal cells (hASCs, also known as adipose-derived mesenchymal stem cells), a subset of which are stem cells, to adipocytes was a major regulatory event. hASCs showed a significant reduction of whole protein synthesis after adipogenic induction and a downregulation of the expression and translational efficiency of ribosomal proteins. Additionally, focal adhesion and cytoskeletal proteins were downregulated at the translational level. This negative regulation of the essential biological functions of hASCs resulted in a reduction in cell size and the potential of hASCs to migrate. We analyzed whether the inactivation of key translation initiation factors was involved in this observed major repression of translation. We showed that there was an increase in the hypo phosphorylated forms of 4E-BP1, a negative regulator of translation, during early adipogenesis. Our results showed that extensive translational regulation occurred during the early stage of the adipogenic differentiation of hASCs.

Objetivos. En este estudio se evaluarán los niveles de estrés oxidativo, y daño en el ADN en un modelo celular de carcinogénesis oral temprano, sometido a un microambiente hipóxico. Métodos. Utilizamos queratinocitos humanos (HaCaT) transducidos con oncogenes de VPH-18 (E5/E6/E7) sometidos a un microambiente hipóxico mediante el método del cubreobjeto, Se estudió mediante microscopía confocal la detección de especies reactivas de oxigeno (ROS) utilizando una sonda fluorescente. Además, se midieron los niveles de producción de óxido nítrico (NO), mediante el ensayo de Griess. Se evaluó el daño al ADN generado en las líneas celulares HaCaT parental, y HaCaT E5/E6/E7-VPH18, en normoxia, y en hipoxia mediante inmunocitoquímica de γH2AX, y ensayo cometa. Finalmente, se evaluaron diferencias morfológicas celulares y nucleares en ambas líneas celulares, en normoxia e hipoxia, utilizando el microscopio Nanolive 3D Cell Explorer-Fluo. Resultados. Observamos niveles de ROS intracelular significativamente más altos en células HaCaT E5/E6/E7-VPH-18 encomparación con las células HaCaT parentales. En cuanto al contenido de NO, fue significativamente mayor en HaCaT E5/E6/E7-VPH18 cultivadas en hipoxia en comparación con las células HaCaT en hipoxia. Además, las células HaCaT E5/E6/E7-VPH18 presentaron mayor daño genético medido por la intensidad de fluorescencia γH2Ax, y por el ensayo cometa, en hipoxia en comparación con normoxia. Finalmente, observamos diferencias morfológicas nucleares, y una mayor compactación de la cromatina en ambas líneas celulares, en hipoxia, en relación a normoxia. Conclusiones. Nuestros resultados sugieren que los oncogenes E5/E6/E7 del VPH-18 cooperan con un microambiente alterado, promoviendo estrés oxidativo, daño genético y alteraciones morfológicas que podrían facilitar la transformación maligna.

Objetivos. Comparar la expresión diferencial de genes que contribuyen a la carcinogénesis oral y que estén asociados a respuestas de estrés en normoxia e hipoxia, tanto en la línea celular HaCaT parental, como en la línea celular HaCaT transducida con los oncogenes virales E5, E6 y E7 del VPH-18 (HaCaT E5/E6/E7-18). Métodos. Se utilizaron queratinocitos humanos inmortalizados espontáneamente (HaCaT) y la línea celular HaCaT, transducida con los oncogenes del VPH-18 (E5/E6/E7). Ambas líneas celulares fueron expuestas a un microambiente hipóxico, mediante la inducción de hipoxia con el método de cubreobjetos. En primer lugar, se realizaron extracciones de proteínas en ambas líneas, las cuales se cuantificaron mediante el método colorimétrico Bradford. Posteriormente, se realizaron dos “arrays” de proteínas comerciales; por un lado, de proteínas asociadas a la carcinogénesis y, por otro, de proteínas asociadas al estrés celular. Finalmente, se cuantificaron los niveles de proteínas usando el software de ImageQuant TL (GE Healthcare). Resultados Preliminares. Se observaron diferencias significativas en los niveles de expresión de proteínas relacionadas a la carcinogénesis entre la línea celular HaCaT parental y la línea HaCaT E5/E6/E7-18, en las condiciones de normoxia e hipoxia. Se observó mayor expresión de las proteínas protumorales galectina-3, fosfop-38α, fosfo-JNKpan, tiorredoxina-1, HSP-70, HIF-1α y SOD2 en HaCaT E5/E6/E7-18, en ambas condiciones. Además, se observó una mayor expresión de BCL-x y CapG en las células HaCaT en normoxia, en comparación con la línea HaCaT E5/E6/E7-18 en normoxia. Conclusiones. Los resultados sugieren que la presencia de los oncogenes del VPH-18 (E5/E6/E7), junto con la inducción de hipoxia, influyen en la expresión de proteínas que están involucradas en la carcinogénesis y en el estrés celular.

OBJETIVOS. Las propiedades mecánicas de las células sufren cambios profundos durante el proceso de tumorigénesis, y son determinantes para comportamientos tumorales tales como la invasión y la metástasis. Nuestro objetivo es estudiar los cambios mecánicos que ocurren en etapas intermedias de este proceso, así como los cambios de morfología celular que frecuentemente acompañan a las alteraciones en el fenotipo mecánico. Para ello, utilizamos queratinocitos humanos (línea celular HaCaT, usada frecuentemente en estudios de biología oral) que expresan los oncogenes del HPV -18, y que constituyen entonces un modelo de etapa intermedia en el proceso de tumorigénesis oral. MÉTODOS. Utilizamos microscopía de fuerza atómica en el modo de nanoindentación y en el modo de mapeo nanomecánico cuantitativo para obtener medidas del módulo de Young y mapas mecánicos de la superficie celular, respectivamente. Además, utilizamos microscopía confocal para obtener parámetros morfológicos celulares. RESULTADOS. Observamos una disminución significativa en el módulo de Young en células HaCaT que expresan los oncogenes del HPV-18, y una disminución de la rigidez en las zonas de contacto célula célula. Por otra parte, la morfología celular se vuelve significativamente más redondeada en las células HaCaT que expresan los oncogenes del HPV-18. CONCLUSIONES. Nuestros resultados apoyan la hipótesis de que la disminución en la rigidez celular es un cambio mecánico que ocurre en etapas tempranas de la tumorigénesis oral, y que puede estar acompañado de cambios en la morfología celular

Objetivos. El microambiente tumoral temprano es determinante para la evolución tumoral. Para estudiar in vitro la progresión tumoral, necesitamos desarrollar modelos que recapitulen las propiedades del microambiente tumoral. Una de las principales características de dicho microambiente es la falta de oxígeno. En este estudio, hemos usado un modelo de microambiente hipóxico que hemos desarrollado previamente, con el objetivo de estudiar los efectos de este microambiente en células HaCaT que expresan los oncogenes del HPV-18, y que pueden usarse como modelo de una etapa intermedia de la carcinogénesis oral. Métodos. Utilizamos la variante que desarrollamos del método de hipoxia inducida por cubreobjetos para generar un microambiente tumoral temprano in vitro. Visualizamos hipoxia y estrés oxidativo con sondas fluorescentes específicas. Por otra parte realizamos medidas de parámetros bioquímicos del microambiente tumoral mediante un radiómetro ABL800 Flex, y también medimos parámetros metabólicos de las células HaCaT control y con oncogenes virales mediante el analizador de flujo metabólico Seahorse XF24. Resultados. Observamos niveles de estrés oxidativo cambiantes de acuerdo al nivel de hipoxia registrado. También observamos que en condiciones de hipoxia ocurre una dismin ución de pH y un aumento en la presión de CO2 en relación a la normoxia. Asimismo, observamos diferencias en parámetros metabólicos entre HaCaT con oncogenes y HaCaT control. Conclusiones. Nuestros resultados indican que un modelo de microambiente tumoral in vitro produce estrés hipóxico y oxidativo,y que está acompañado de cambios en varios parámetros ambientales, que en conjunto pueden tener una profunda influencia en el proceso de carcinogénesis oral.

Introducción: La hipoxia es una condición de deficiencia de oxígeno en las células de los tejidos que puede ocurrir en situaciones fisiopatológicas, como el cáncer (1,2). Por otro lado, el estrés oxidativo también es una característica frecuente del microambiente tisular, y juega un papel clave en la fisiología de las células tumorales a medida que crecen y avanzan hacia el estroma (3). Ambos procesos están íntimamente relacionados, por lo tanto, ensayos que permitan visualizar simultáneamente el estado hipóxico y oxidativo de las células en condiciones de bajo nivel de oxígeno, podrían contribuir a modelar la interacción entre la hipoxia y el estrés oxidativo in vitro. Objetivos: Estudiar los niveles de hipoxia y estrés oxidativo simultáneamente en células HaCaT transducidas con los oncogenes del VPH-18 (HaCaT E5/E6/E7-18) (4) mediante la variante del método de hipoxia inducida por cubreobjetos (5). Evaluar el metabolismo de dichas células en condiciones de normoxia e hipoxia. Métodos: Se utiliza la variante del método de hipoxia inducida por cubreobjetos para generar gradientes de hipoxia intracelular en HaCaT E5/E6/E7-18. Para visualizar este gradiente se utiliza una sonda que detecta la hipoxia en células vivas. A su vez, es posible detectar en simultáneo niveles de especies reactivas de oxígeno (ROS) mediante el empleo de una sonda específica. Con el fin de medir la respiración y la acidificación en las células HaCaT E5/E6/E7-18 en relación a las células control, se utiliza el equipo “Seahorse XF24 Extracellular Flux Analyzer” de la Facultad de Medicina. Además, para estudiar los cambios metabólicos en condiciones de hipoxia en relación a normoxia, se miden cambios de pH y producción de CO2 mediante el Radiómetro ABL800 Flex del Hospital de Clínicas. Resultados y Discusión: Observamos niveles más altos de hipoxia en células alejadas de una fuente de oxígeno y un descenso en los niveles de estrés oxidativo. Además, observamos que las células HaCaT E5/E6/E7-18 presentan una mayor tasa de acidificación extracelular, y un mayor consumo de oxigeno en relación a las células control. Además, observamos que HaCaT E5/E6/ E7-18 en condiciones de hipoxia presentan una disminución de pH y un aumento en la presión de CO2 en relación a normoxia.