Summary Dietary nutrients and microbial cross-feeding allow diverse bacteria to colonize the animal gut. Less is known about the role of host-derived nutrients in enabling gut bacterial colonization. We examined metabolic interactions within the evolutionary ancient symbiosis between the honey bee ( Apis mellifera ) and the core gut microbiota member Snodgrassella alvi . This Betaproteobacteria is incapable of metabolizing saccharides, yet colonizes the honey bee gut in the presence of only a sugar diet. Using comparative metabolomics, 13 C tracers, and Nanoscale secondary ion mass spectrometry (NanoSIMS), we show in vivo that S. alvi grows on host-derived organic acids, including citrate, glycerate and 3-hydroxy-3-methylglutarate which are actively secreted by the host into the gut lumen. S. alvi additionally modulates tryptophan metabolism in the gut by converting kynurenine to anthranilate. These results suggest that S. alvi is adapted to a specific metabolic niche in the gut that depends on host-derived nutritional resources.

Correlative light and electron microscopy (CLEM) combines light microscopy (LM) for target identification using genetic labels, dyes, antibodies, and morphological features with electron microscopy (EM) for high-resolution subcellular structure analysis. We describe an optimized room-temperature CLEM protocol for ultrastructural investigation of post-mortem human brain tissues, which is adaptable to cell lines and animal tissues. This versatile 8-day protocol encompasses sample fixation for optimal ultrastructural preservation, immunofluorescence staining, imaging, and multi-modal image correlation, and is executable within standard EM laboratories. Serving as a critical tool for characterizing human tissue and disease models, room-temperature CLEM facilitates the identification and quantification of subcellular morphological features across brain regions and can act as a preliminary step to assess sample suitability for cryo-EM studies.

Production of reactive-oxygen species (ROS) by NADPH oxidases (NOXs) impacts many processes in animals and plants and many plant receptor pathways involve rapid, NOX-dependent increases of ROS. Yet, their general reactivity has made it challenging to pinpoint the precise role and direct cellular targets of ROS. A well-understood ROS target in plants are lignin peroxidases in the cell wall. Lignin can be deposited with exquisite spatial control, but the underlying mechanisms have remained elusive. Here we establish a full kinase signaling relay that exerts direct, spatial control over ROS production and lignification within the cell wall. We show that polar localization of a single kinase component is crucial for pathway function. Our data indicates that an intersection of more broadly localized components allows for micrometer-scale precision of lignification and that this system is triggered through initiation of ROS production as a critical peroxidase co-substrate.

Abstract Suberin is a fundamental plant biopolymer, found in protective tissues, such as seed coats, exodermis and endodermis of roots, the outer layers of stems and roots with secondary growth, as well as in wound-induced tissues. Its presence allows organs to resist various environmental stresses, such as pathogen attack, drought or excessive salt concentrations. Suberin is a mostly aliphatic polyester of long-chain fatty acids and alcohols, often co-occurring with lignin-like polymers in the same cells. Most suberizing cells appear to deposit suberin in the form of lamellae just outside of the plasma membrane, below the primary cell wall. The monomeric precursors of suberin are thought to be glycerated fatty acids, synthesized at the endoplasmic reticulum. However, it has remained obscure how these monomers are transported outside of the cell, where they will be polymerized to form suberin lamellae. Here, we demonstrate that extracellular vesicular-tubular structures accumulate specifically in suberizing cells. By employing various, independent mutational and hormonal challenges, known to affect suberization in distinct ways, we demonstrate that their presence correlates perfectly with root suberization. Surprisingly, no endosomal compartment marker showed any conspicuous changes upon induction of suberization, suggesting that this compartment might not derive from endosomal multi-vesicular bodies, but possibly form directly from endoplasmic reticulum subdomains. Consistent with this, we could block formation of both, suberin deposition and vesicle accumulation by a pharmacogenetic manipulation affecting early steps in the secretory pathway. Whereas many previous reports have described extracellular vesicle occurrence in the context of biotic interactions, our results suggest a developmental role for extracellular vesicles in suberin formation. One Sentence Summary Suberin lamellae formation is associated with extracellular membrane tubules.

Abstract From a morphological point of view, placozoans are among the most simple free-living animals. This enigmatic phylum is critical for our understanding of the evolution of animals and their cell types. Their millimeter-sized, disc-like bodies consist of only three cell layers that are shaped by roughly six major cell types. Placozoans lack muscle cells and neurons but are able to move using their ciliated lower surface and take up food in a highly coordinated manner. Intriguingly, the genome of Trichoplax adhaerens , the founding member of the enigmatic phylum, has disclosed a surprising level of genetic complexity. Moreover, recent molecular and functional investigations have uncovered a much larger, so-far hidden cell-type diversity. Here, we have extended the microanatomical characterization of a recently described placozoan species – Hoilungia hongkongensis . In H. hongkongensis , we recognized the established canonical three-layered placozoan body plan but also came across several morphologically distinct and potentially novel cell types, among them novel gland cells and “shiny spheres”-bearing cells at the upper epithelium. Thus, the diversity of cell types in placozoans is indeed higher than anticipated.

Abstract Human adenoviruses are ubiquitous contaminants of surface water. Indigenous protists may interact with adenoviruses and contribute to their removal from the water column, though the associated kinetics and mechanisms differ between protist species. In this work, we investigated the interaction of human adenovirus type 2 (HAdV2) with the ciliate Tetrahymena pyriformis . In co-incubation experiments in a freshwater matrix, T. pyriformis was found to efficiently remove HAdV2, with ≥ 4 log 10 removal over 72 hours. Neither sorption onto the ciliate nor secreted compounds contributed to the observed loss of infectious HAdV2. Instead, internalization was shown to be the dominant removal mechanism, resulting in the presence of viral particles inside food vacuoles of T. pyriformis, as visualized by transmission electron microscopy. The fate of HAdV2 once ingested was scrutinized and no evidence of virus digestion was found over the course of 48 hours. This work shows that T. pyriformis can exert a dual role on microbial water quality: while they remove infectious adenovirus from the water column, they can also accumulate and potentially protect infectious viruses from exposure to environmental or engineered stressors. Environmental significance Human viruses are ubiquitous contaminants of surface water. The fate of human viruses, once discharged into the environment, is modulated by indigenous microorganisms in the surrounding water body. Among microorganisms, the role of protists in controlling virus persistence has been overlooked. Here, we investigate the interactions of the ciliate Tetrahymena pyriformis with human adenovirus type 2. We demonstrate that T. pyriformis can serve as a sink of adenovirus from the water column, but also act as a reservoir and potential protective barrier for infectious viruses against stressors. T. pyriformis ciliates are among the most abundant protists in surface waters. Understanding this dual role of protists is important for assessing and maintaining microbial water quality and infection risks.