Collar rot disease caused by Rhizoctonia solani is a major constraint to the commercial cultivation of Bhut Jolokia (Capsicum chinense Jacq.) in North-East India. However, the management of the disease is not addressed comprehensively in this plant. Some plant growth-promoting rhizobacteria (PGPR) could control plant diseases by triggering induction of resistance systemically, and emerge as a highly promising approach to reduce the use of chemical fungicides. Therefore, five selected PGPRs were tested for plant growth promotion and induced systemic resistance (ISR) for controlling the disease. Induced systemic resistance was determined in vivo condition. Confocal laser scanning microscopic observation was done to see any harmful effects on cells in the induced plant. The PGPRs could significantly improve plant growth as well as suppress the disease and boost defense-related enzymes activity in the induced plants. Bacillus megaterium JPR68 triggered the maximum ISR in the plant. Expression of the defense-related genes was analyzed which were highly expressed in ISR plants. Microscopic observation revealed that no internal changes occurred in PGPR treated plant cells similar to the untreated plant, and indicated no harmful effect of the bacteria in the host cell. The study demonstrates the possible application of B. megaterium JPR68 as a biocontrol agent for sustainable management of the disease. To our knowledge, this is the first report of ISR against any fungal disease in Bhut Jolokia.

Significance For the 2m DNA to fit into the tiny cell nucleus, it is wrapped around nucleosomes and folded into loops clustering together in domains. Genome function depends on this 3D-organization, especially on-going dynamic processes like transcription. Techniques studying the network of DNA contacts genome-wide have recently revealed this 3D architecture, but the protein factors behind this are not understood. We study two proteins that are known to help form DNA loops: cohesin and CTCC-binding factor (CTCF). Respective depletion and analysis of DNA contacts genome-wide show that CTCF is required to separate neighboring folding domains and keep cohesin in place, whereas cohesin is important for shaping the domains. Consistently, we observe different changes of gene expression.

Parkinson's disease, the most common age-related movement disorder, is a progressive neurodegenerative disease with unclear etiology. Key neuropathological hallmarks are Lewy bodies and Lewy neurites: neuronal inclusions immunopositive for the protein α-synuclein. In-depth ultrastructural analysis of Lewy pathology is crucial to understanding pathogenesis of this disease. Using correlative light and electron microscopy and tomography on postmortem human brain tissue from Parkinson's disease brain donors, we identified α-synuclein immunopositive Lewy pathology and show a crowded environment of membranes therein, including vesicular structures and dysmorphic organelles. Filaments interspersed between the membranes and organelles were identifiable in many but not all α-synuclein inclusions. Crowding of organellar components was confirmed by stimulated emission depletion (STED)-based super-resolution microscopy, and high lipid content within α-synuclein immunopositive inclusions was corroborated by confocal imaging, Fourier-transform coherent anti-Stokes Raman scattering infrared imaging and lipidomics. Applying such correlative high-resolution imaging and biophysical approaches, we discovered an aggregated protein-lipid compartmentalization not previously described in the Parkinsons' disease brain.

Current clinical therapy of non-small cell lung cancer depends on histo-pathological classification. This approach poorly predicts clinical outcome for individual patients. Gene expression profiling holds promise to improve clinical stratification, thus paving the way for individualized therapy.A genome-wide gene expression analysis was performed on a cohort of 91 patients. We used 91 tumor- and 65 adjacent normal lung tissue samples. We defined sets of predictor genes (probe sets) with the expression profiles. The power of predictor genes was evaluated using an independent cohort of 96 non-small cell lung cancer- and 6 normal lung samples. We identified a tumor signature of 5 genes that aggregates the 156 tumor and normal samples into the expected groups. We also identified a histology signature of 75 genes, which classifies the samples in the major histological subtypes of non-small cell lung cancer. Correlation analysis identified 17 genes which showed the best association with post-surgery survival time. This signature was used for stratification of all patients in two risk groups. Kaplan-Meier survival curves show that the two groups display a significant difference in post-surgery survival time (p = 5.6E-6). The performance of the signatures was validated using a patient cohort of similar size (Duke University, n = 96). Compared to previously published prognostic signatures for NSCLC, the 17 gene signature performed well on these two cohorts.The gene signatures identified are promising tools for histo-pathological classification of non-small cell lung cancer, and may improve the prediction of clinical outcome.

Protecting plants from the inside out Some soils show a remarkable ability to suppress disease caused by plant pathogens, an ability that is attributed to plant-associated microbiota. Carrión et al. investigated the role of endophytes, the intimate microbial community found within roots, in fungal disease suppression (see the Perspective by Tringe). The wilt fungus Rhizoctonia solani infects sugar beets, whereupon transcriptional analysis shows that several bacterial endophyte species activate biosynthetic gene clusters to cause disease suppression. These organisms produce antifungal effectors, including enzymes that can digest fungal cell walls, and secondary metabolites, including phenazines, polyketides, and siderophores, which may contribute to the antifungal phenotype. Science , this issue p. 606 ; see also p. 568

Sjaak Philipsen and colleagues report that haploinsufficiency for KLF1 causes hereditary persistence of fetal hemoglobin in a large Maltese family. They further show that KLF1 is a key activator of BCL11A, which suppresses the expression of fetal hemoglobin. Hereditary persistence of fetal hemoglobin (HPFH) is characterized by persistent high levels of fetal hemoglobin (HbF) in adults. Several contributory factors, both genetic and environmental, have been identified1 but others remain elusive. HPFH was found in 10 of 27 members from a Maltese family. We used a genome-wide SNP scan followed by linkage analysis to identify a candidate region on chromosome 19p13.12–13. Sequencing revealed a nonsense mutation in the KLF1 gene, p.K288X, which ablated the DNA-binding domain of this key erythroid transcriptional regulator2. Only family members with HPFH were heterozygous carriers of this mutation. Expression profiling on primary erythroid progenitors showed that KLF1 target genes were downregulated in samples from individuals with HPFH. Functional assays suggested that, in addition to its established role in regulating adult globin expression, KLF1 is a key activator of the BCL11A gene, which encodes a suppressor of HbF expression3. These observations provide a rationale for the effects of KLF1 haploinsufficiency on HbF levels.

Epithelial ovarian cancer is a highly heterogeneous disease and remains the most lethal gynaecological malignancy in the Western world. Therapeutic approaches need to account for inter-patient and intra-tumoural heterogeneity and detailed characterization of in vitro models representing the different histological and molecular ovarian cancer subtypes is critical to enable reliable preclinical testing. There are approximately 100 publicly available ovarian cancer cell lines but their cellular and molecular characteristics are largely undescribed. We have characterized 39 ovarian cancer cell lines under uniform conditions for growth characteristics, mRNA/microRNA expression, exon sequencing, drug response for clinically-relevant therapeutics and collated all available information on the original clinical features and site of origin. We tested for statistical associations between the cellular and molecular features of the lines and clinical features. Of the 39 ovarian cancer cell lines, 14 were assigned as high-grade serous, four serous-type, one low-grade serous and 20 non-serous type. Three morphological subtypes: Epithelial (n = 21), Round (n = 7) and Spindle (n = 12) were identified that showed distinct biological and molecular characteristics, including overexpression of cell movement and migration-associated genes in the Spindle subtype. Comparison with the original clinical data showed association of the spindle-like tumours with metastasis, advanced stage, suboptimal debulking and poor prognosis. In addition, the expression profiles of Spindle, Round and Epithelial morphologies clustered with the previously described C1-stromal, C5-mesenchymal and C4 ovarian subtype expression profiles respectively. Comprehensive profiling of 39 ovarian cancer cell lines under controlled, uniform conditions demonstrates clinically relevant cellular and genomic characteristics. This data provides a rational basis for selecting models to develop specific treatment approaches for histological and molecular subtypes of ovarian cancer.

The emergence of viral respiratory pathogens with pandemic potential, such as severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS-CoV) and influenza A H5N1, urges the need for deciphering their pathogenesis to develop new intervention strategies. SARS-CoV infection causes acute lung injury (ALI) that may develop into life-threatening acute respiratory distress syndrome (ARDS) with advanced age correlating positively with adverse disease outcome. The molecular pathways, however, that cause virus-induced ALI/ARDS in aged individuals are ill-defined. Here, we show that SARS-CoV-infected aged macaques develop more severe pathology than young adult animals, even though viral replication levels are similar. Comprehensive genomic analyses indicate that aged macaques have a stronger host response to virus infection than young adult macaques, with an increase in differential expression of genes associated with inflammation, with NF-κB as central player, whereas expression of type I interferon (IFN)-β is reduced. Therapeutic treatment of SARS-CoV-infected aged macaques with type I IFN reduces pathology and diminishes pro-inflammatory gene expression, including interleukin-8 (IL-8) levels, without affecting virus replication in the lungs. Thus, ALI in SARS-CoV-infected aged macaques developed as a result of an exacerbated innate host response. The anti-inflammatory action of type I IFN reveals a potential intervention strategy for virus-induced ALI.

Three-dimensional topology of DNA in the cell nucleus provides a level of transcription regulation beyond the sequence of the linear DNA. To study the relationship between the transcriptional activity and the spatial environment of a gene, we used allele-specific chromosome conformation capture-on-chip (4C) technology to produce high-resolution topology maps of the active and inactive X chromosomes in female cells. We found that loci on the active X form multiple long-range interactions, with spatial segregation of active and inactive chromatin. On the inactive X, silenced loci lack preferred interactions, suggesting a unique random organization inside the inactive territory. However, escapees, among which is Xist, are engaged in long-range contacts with each other, enabling identification of novel escapees. Deletion of Xist results in partial refolding of the inactive X into a conformation resembling the active X without affecting gene silencing or DNA methylation. Our data point to a role for Xist RNA in shaping the conformation of the inactive X chromosome at least partially independent of transcription.

Brown adipose tissue (BAT) is an energy-dispensing thermogenic tissue that plays an important role in balancing energy metabolism. Lineage-tracing experiments indicate that brown adipocytes are derived from myogenic progenitors during embryonic development. However, adult skeletal muscle stem cells (satellite cells) have long been considered uniformly determined toward the myogenic lineage. Here, we report that adult satellite cells give rise to brown adipocytes and that microRNA-133 regulates the choice between myogenic and brown adipose determination by targeting the 3'UTR of Prdm16. Antagonism of microRNA-133 during muscle regeneration increases uncoupled respiration, glucose uptake, and thermogenesis in local treated muscle and augments whole-body energy expenditure, improves glucose tolerance, and impedes the development of diet-induced obesity. Finally, we demonstrate that miR-133 levels are downregulated in mice exposed to cold, resulting in de novo generation of satellite cell-derived brown adipocytes. Therefore, microRNA-133 represents an important therapeutic target for the treatment of obesity.