The success of Mycobacterium species as pathogens depends on their ability to maintain an infection inside the phagocytic vacuole of the macrophage. Although the bacteria are reported to modulate maturation of their intracellular vacuoles, the nature of such modifications is unknown. In this study, vacuoles formed around Mycobacterium avium failed to acidify below pH 6.3 to 6.5. Immunoelectron microscopy of infected macrophages and immunoblotting of isolated phagosomes showed that Mycobacterium vacuoles acquire the lysosomal membrane protein LAMP-1, but not the vesicular proton-adenosine triphosphatase (ATPase) responsible for phagosomal acidification. This suggests either a selective inhibition of fusion with proton-ATPase-containing vesicles or a rapid removal of the complex from Mycobacterium phagosomes.

Amyloid is associated with debilitating human ailments including Alzheimer's and prion diseases. Biochemical, biophysical, and imaging analyses revealed that fibers produced by Escherichia coli called curli were amyloid. The CsgA curlin subunit, purified in the absence of the CsgB nucleator, adopted a soluble, unstructured form that upon prolonged incubation assembled into fibers that were indistinguishable from curli. In vivo, curli biogenesis was dependent on the nucleation-precipitation machinery requiring the CsgE and CsgF chaperone-like and nucleator proteins, respectively. Unlike eukaryotic amyloid formation, curli biogenesis is a productive pathway requiring a specific assembly machinery.

Escherichia coli entry into the bladder is met with potent innate defenses, including neutrophil influx and epithelial exfoliation. Bacterial subversion of innate responses involves invasion into bladder superficial cells. We discovered that the intracellular bacteria matured into biofilms, creating pod-like bulges on the bladder surface. Pods contained bacteria encased in a polysaccharide-rich matrix surrounded by a protective shell of uroplakin. Within the biofilm, bacterial structures interacted extensively with the surrounding matrix, and biofilm associated factors had regional variation in expression. The discovery of intracellular biofilm-like pods explains how bladder infections can persist in the face of robust host defenses.

In this report, we describe the architecture of Lipofectamine 2000 and 3000 transfection- reagents, as they appear inside of transfected cells, using classical transmission electron microscopy (EM). We also demonstrate that they provoke consistent structural changes after they have entered cells, changes that not only provide new insights into the mechanism of action of these particular transfection-reagents, but also provide a convenient and robust method for identifying by EM which cells in any culture have been successfully transfected. This also provides clues to the mechanism(s) of their toxic effects, when they are applied in excess. We demonstrate that after being bulk-endocytosed by cells, the cationic spheroids of Lipofectamine remain intact throughout the entire time of culturing, but escape from their endosomes and penetrate directly into the cytoplasm of the cell. In so doing, they provoke a stereotypical recruitment and rearrangement of endoplasmic reticulum (ER), and they ultimately end up escaping into the cytoplasm and forming unique 'inclusion-bodies.' Once free in the cytoplasm, they also invariably develop dense and uniform coatings of cytoplasmic ribosomes on their surfaces, and finally, they become surrounded by 'annulate' lamellae' of the ER. In the end, these annulate-lamellar enclosures become the ultrastructural 'signatures' of these inclusion-bodies, and serve to positively and definitively identify all cells that have been effectively transfected. Importantly, these new EM-observations define several new and unique properties of these classical Lipofectamines, and allow them to be discriminated from other lipoidal or particulate transfection-reagents, which we find do not physically break out of endosomes or end up in inclusion bodies, and in fact, provoke absolutely none of these 'signature' cytoplasmic reactions.

ABSTRACT Hippocampal neurons in tissue-culture were exposed to the trivalent cation lanthanum for short periods (15 to 30 minutes) and prepared for electron microscopy (EM), to evaluate the stimulatory effects of this cation on synaptic ultrastructure. Not only were characteristic ultrastructural changes of exaggerated synaptic vesicle turnover seen within the presynapses of these cultures - - including synaptic vesicle depletion and proliferation of vesicle-recycling structures - - but the overall architecture of a large proportion of the synapses in the cultures was dramatically altered, due to large postsynaptic ‘bulges’ or herniations into the presynapses. Moreover, in most cases these postsynaptic herniations or protrusions produced by lanthanum were seen by EM to distort or break or ‘perforate’ the so-called postsynaptic densities (PSD’s) that harbor receptors and recognition-molecules essential for synaptic function. These dramatic EM-observations lead us to postulate that such PSD-breakages or ‘perforations’ could very possibly create essential substrates or ‘tags’ for synaptic growth, simply by creating fragmented free-edges around the PSD’s, into which new receptors and recognition-molecules could be recruited more easily, and thus they could represent the physical substrate for the important synaptic-growth process known as “long-term potentiation” (LTP). All of this was created simply in hippocampal tissue-cultures, and simply by pushing synaptic vesicle recycling way beyond its normal limits with the trivalent cation lanthanum; but we argue in this report that such fundamental changes in synaptic architecture - - given that they can occur at all - - could also occur at the extremes of normal neuronal activity, which are presumed to lead to learning and memory.

While membrane contact sites (MCS) between intracellular organelles are abundant, and cell-cell junctions are classically defined, very little is known about the contacts between membranes that delimit extracellular junctions within cells, such as those of chloroplasts and intracellular parasites. The malaria parasite replicates within a unique organelle, the parasitophorous vacuole (PV) but the mechanism(s) are obscure by which the limiting membrane of the PV, the parasitophorous vacuolar membrane (PVM), collaborates with the parasite plasma membrane (PPM) to support the transport of proteins, lipids, nutrients, and metabolites between the cytoplasm of the parasite and the cytoplasm of the host erythrocyte (RBC). Here, we demonstrate the existence of multiple micrometer-sized regions of especially close apposition between the PVM and the PPM. To determine if these contact sites are involved in any sort of transport, we localized the PVM nutrient-permeable and protein export channel EXP2, as well as the PPM lipid transporter PfNCR1. We found that EXP2 is excluded from, but PfNCR1 is included within these regions of close apposition. Thus, these two different transport systems handling hydrophilic and hydrophobic substances, respectively, assume complementary and exclusive distributions. This new structural and molecular data assigns a functional significance to a macroscopic membrane domain.